Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Вихман Э. -> "Квантовая физика" -> 42

Квантовая физика - Вихман Э.

Вихман Э. Квантовая физика — М.: Наука, 1972. — 396 c.
Скачать (прямая ссылка): kvantovayafizika1972.pdf
Предыдущая << 1 .. 36 37 38 39 40 41 < 42 > 43 44 45 46 47 48 .. 194 >> Следующая


81
приближением. Релятивистские поправки к этой теории имеют порядок (vie)2, или а2.

46. Мы надеемся, что рассмотренный пример дает некоторое представление о способе выполнения численных расчетов. В наших выражениях следует пытаться выделить комбинации физических констант, которые имеют ясный физический смысл, и сгруппировать множители или члены до того, как подставлять в формулу числа. Такая операция не проста, и, не понимая физического смысла явления, невозможно выполнить ее правильным образом.

Домашние задания, помещенные в этой книге,— не упражнения в арифметике. Их цель — познакомить читателя с порядками величин в квантовой физике и научить применению идей, рассмотренных в тексте, к конкретной физической ситуации.

Дополнительная тема: фундаментальные

константы природы *)

47. Подумаем над следующим интересным вопросом: сколько в природе независимых фундаментальных констант?

За этим вопросом кроется следующая идея. Современные физические теории дают определенные соотношения между параметрами, характеризующими физическую систему. Например, энергия ионизации водорода может быть выражена через постоянные т, е, h или, если хотите, через т, с и а. Если значения констант т, е и h нам известны, то можно предсказать значение ионизационного потенциала и проверить нашу теорию, сравнив это предсказание с экспериментом. Таким же образом может быть «теоретически понято» весьма большое число других физических параметров: их можно выразить через несколько фундаментальных констант.

Мы должны объяснить выражение «теоретически понято». Мы рассматриваем некий параметр как «теоретически понятый», если можем указать на определенное уравнение, которое в принципе его определяет, независимо от того, достаточно ли наших ограниченных математических возможностей для получения численного значения параметра.

Разделение физических констант на фундаментальные константы и производные параметры в принципе весьма произвольно. Практически мы считаем фундаментальными такие константы, которые входят в наши уравнения наиболее «простым» путем и имеют наиболее ясный физический’смысл. Очевидно, что разумнее считать постоянную тонкой структуры а фундаментальной константой, а энергию ионизации водорода — производным параметром, нежели наоборот.

Набор независимых фундаментальных констант представляет собой ряд физических параметров, не связанных друг с другом теоретически. Мы не можем вывести их численное значение. Каждая из них должна быть определена из опыта. Нас интересует вопрос

*) При первом чтении можно пропустить,

82
о достаточном числе независимых констант, т. е. о^числе констант, которые нужно знать, чтобы иметь возможность теоретически вычислить все другие физические параметры.

Очевидно, что такой вопрос имеет смысл лишь в рамках современных физических теорий. Величина, которую мы сегодня считаем чисто эмпирической, завтра, может быть, будет «объяснена» с помощью новой теории.

48. Чтобы понять современное состояние рассматриваемой проблемы, перечислим ряд фундаментальных констант.

1) Постоянная тонкой'структуры:

а = е2/^с«1/137.

2) Отношение масс электрона и протона:

Р=т/Мр« 1/1836.

3) Гравитационная постоянная в естественных атомных единицах:

(M2pG)/(i'Mpc)

У=- ' .— = 5,902.10-39.

" МрС2 ’

4) Константа, характеризующая силу так называемого слабого взаимодействия, ответственного за распад многих ядер. В настоящее время мы считаем, что слабые взаимодействия не имеют ничего общего с ядерными силами, электромагнетизмом и гравитацией. Все явления, связанные со слабыми взаимодействиями, можно считать следствием некоторого универсального взаимодействия, характеризуемого одной-единственной константой связи. Это фундаментальное взаимодействие примерно в 1014 раз меньше ядерного взаимодействия.

5) Отношение масс электрона и ^-мезона:

/п//Пц~ 1/200.J

Мюон (или ii-мезон) представляет собой элементарную частицу, которая ничем, кроме массы, не отличается от электрона. В настоящее время совершенно не ясно, какова роль ц-мезонов в строении вещества.

6) Наконец, существует несколько констант, описывающих сильные взаимодействия. Частным случаем этих взаимодействий являются ядерные силы. Теоретическая ситуация весьма неясна, и нам неизвестно, сколько нужно иметь независимых констант, чтобы описать ядерные силы. Рассмотрим две такие константы:

g (масса я-мезона) 15 s Ю"9.

1 (масса^протона) * М pcz

Здесь Б0=2,23 МэВ — энергия"”связи дейтрона.

Выбор константы S2 произволен. Мы остановились на ней, так как ее физический смысл хорошо понятен. Это одна из возможных констант, пригодных для описания ядерных сил. В ней нет^ничего особенно^ «фундаментального», но она является мерой ядерных
Предыдущая << 1 .. 36 37 38 39 40 41 < 42 > 43 44 45 46 47 48 .. 194 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed