Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Трейман С. -> "Этот странный квантовый мир" -> 6

Этот странный квантовый мир - Трейман С.

Трейман С. Этот странный квантовый мир — И.: НИЦ, 2002. — 224 c.
ISBN 5-93972-117-6
Скачать (прямая ссылка): etotstranniykvantoviymir2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 108 >> Следующая

оказаться в области, где ее появление абсолютно запрещено классической
механикой. Для примера можно рассмотреть случай, когда существует
энергетический барьер, который отделяет одну область от другой так, что
частицы с энергией, меньшей энергии барьера, не могут его преодолеть и
перейти из одной области в другую. (Строго говоря, вам может не хватить
энергии, чтобы взобраться на холм, который лежит между тем местом, где вы
находитесь, и тем местом, куда вы хотите попасть.) С точки зрения
квантовой механики существует конечная вероятность, что такие странные
вещи могут происходить. Частицы могут быть обнаружены в классически
запрещенных областях и такой процесс называется туннелированием.
Антиматерия
Пытаясь обнаружить релятивистское обобщение квантового уравнения
Шредингера для электрона, П. А. Дирак изменил теорию так, что она
оказалась чрезвычайно успешной по отношению к теории атома водорода, но
вместе с тем привнесла некоторые странные вещи, к которым можно отнести
состояния с отрицательной энергией для свободного электрона. Попытки
интерпретации подхода Дирака привели к предсказанию новой частицы с
массой электрона, но противоположным (положительным) зарядом.
Антиэлектрон, названный позитроном, вскоре был открыт экспериментально.
После этого ситуация была обобщена. Релятивистская квантовая теория
предсказывает, что частицы, имеющие электрический заряд, должны
появляться парами с противоположными зарядами, но тождественными массами
(и одинаковым временем жизни, если они нестабильны). Одна из них
называется частицей, другая - античастицей. Имя каждой из них - это
результат истории или соображения удобства. Сейчас можно утверждать, что
существуют другие типы "зарядов", кроме электрического, например,
барионный заряд. Необходимость появления пар частица-античастица связана
с зарядами любого типа. Так, существует не только антипротон для протона,
но и антинейтрон для нейтрона. Нейтрон электрически нейтрален, но он
имеет барионный заряд. С другой стороны, только фотон и 7г°-мезон не
имеют античастиц, каждая из них является античастицей для себя самой.
Рождение и уничтожение вещества
Чтобы объяснить эти понятия, скажем, что нечто подобное уже происходило с
другими явлениями, испытавшими революционное преобразование в этом
столетии. Если вы разберете часы, то обнаружите
16
Глава 1
механизмы, источники, рычаги и т. д. (или может быть кристалл кварца и
батарейку). В этом случае вы говорите, что часы состоят из этих частей.
Если разбирать эти части на все более и более мелкие детали, в конце
концов можно дойти до атомов. Если разбирать атомы, то можно обнаружить
электроны и ядра различных сортов. Двигаясь дальше, вы обнаружите, что
ядра сделаны из протонов и нейтронов, которые, в свою очередь, состоят из
кварков и глюонов. На микроскопическом уровне, кстати, разложение на
части означает разрушение объекта, который представляется в виде
некоторых частей, соединенных вместе с помощью дополнительных средств. В
начале столетия большое удивление вызывал тот факт, что разложение не
останавливается на атомах. Тогда, продолжая вековые традиции, в конечном
счете можно прийти к неизменяемым составляющим мира, строительные блоки
которого можно расположить и перестроить в различных комбинациях, но сами
по себе они являются вечными и неразрушимыми.
Так, для примера, ядерная реакция: d + t -> Не + гг может восприниматься
как простая перестановка нейтронных (гг) и протонных (р) частей ядер
дейтерия (в) и трития (t), при котором эти части сливаются в ядро гелия
(Не) с одним остающимся нейтроном. Можно считать, что реакция (г) гг + р
-> Л + К показывает, что частицы, участвующие в ней - пион, протон,
лямбда-частица, каон - составлены из более мелких частиц, иначе говоря,
кварков, которые подобным же образом переставляются между собой. Но если
это так, что же тогда приводит к реакции (И) гг + р -> Л + К + 7Г, в
которой лишний пион появляется из ниоткуда? Не все ли кварки уже были
полностью "использованы" для осуществления реакции (г), что при этом не
остается ингредиентов для объяснения реакции (гг)? Как можно осуществить
реакцию р + р -> р + р + гг0? Никакое суммирование перестановок не может
объяснить, почему конечная система содержит такие же объекты, как
начальная система плюс нечто другое. Чтобы разрешить этот вопрос, можно
предположить, что гг0 просто рождается заново; иначе говоря, его
ингредиенты возникают независимо от протекания реакции. Короче, переходя
на субъядерный уровень, мы обнаруживаем, что частицы могут быть рождены и
уничтожены!
Это рождение и уничтожение вещества не наблюдается в нашей каждодневной
действительности. Это явление, которое начинает играть роль в ускорителях
частиц высокой энергии, в столкновениях, индуцированных космическими
лучами (которые представляют из себя поток быстрых частиц, падающих на
Землю из космоса), в звездах, в открытом космосе и в определенных
процессах радиоактивного распада. Процессы, связанные с наукой,
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 < 6 > 7 8 9 10 11 12 .. 108 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed