Срс тақырыбы: Виртуалды үрдіс, виртуалды күй, виртуалды бөлшек ұғымдарын талдау
жүктеу/скачать 17,9 Kb.
|
СРС. Кванттық механика
|
СРС Тақырыбы: Виртуалды үрдіс, виртуалды күй, виртуалды бөлшек ұғымдарын талдау Орындаған: Жұмәділхан Мерей Физика ДОТ 2-курс студенті Кванттық механика құбылыстардың классикалық механика мен классикалық электродинамика сипаттай алмайтын кем дегенде үш түрін түсіндіреді: 1) кейбір физикалық шамаларды кванттау; 2) бөлшек-толқындық дуализм; 3) аралас кванттық күйлердің болуы. Кванттық механика релятивистік немесе релятивистік емес теория ретінде тұжырымдалуы мүмкін. Релятивистік кванттық механика ең іргелі теориялардың бірі болғанымен, релятивистік емес кванттық механика көбіне ыңғайлылық үшін қолданылады. Кванттық механиканың алғашқы тұжырымдарының бірі Эрвин Шредингер ұсынған «толқындар механикасы» болды. Бұл тұжырымдамада зерттелетін жүйенің күйі жүйенің барлық өлшенген физикалық шамаларының ықтималдық үлестірілуін көрсететін «толқындық функциямен» анықталады. Мысалы, энергия, координаттар, импульс немесе бұрыштық импульс. Толқындық функция (математикалық тұрғыдан) - бұл жүйенің координаталары мен уақытының квадрат-интегралданатын күрделі функциясы. Кванттық механикада физикалық шамалар белгілі бір сандық мәндермен байланысты емес. Екінші жағынан, өлшенген параметр мәндерінің ықтималдық үлестірімі туралы болжамдар жасалады. Әдетте, бұл ықтималдықтар өлшеу кезінде күй векторының түріне байланысты болады. Дәлірек айтсақ, өлшенетін шаманың әрбір белгілі мәні өлшенген шаманың «өзіндік күйі» деп аталатын белгілі бір күй векторына сәйкес келеді. Нақты мысал келтірейік. Бос бөлшекті елестетіп көрейік. Оның күй векторы ерікті. Біздің міндетіміз бөлшектің координатасын анықтау. Бөлшектің кеңістіктегі координатасының өзіндік күйі - мемлекеттік вектор, белгілі бір х нүктесіндегі якго нормасы жеткілікті үлкен, сонымен бірге кеңістіктің кез келген басқа жерінде ол нөлге тең. Егер біз қазір өлшеулер жүргізетін болсақ, онда жүз пайыздық ықтималдылықпен біз х-тің мәнін аламыз. Кейде бізді қызықтыратын жүйе өзінің күйінде немесе біз өлшейтін физикалық шамада емес. Алайда, егер біз өлшеуге тырысатын болсақ, толқындық функция лезде өлшенген шаманың өзіндік күйіне айналады. Бұл процесс толқындық функцияның коллапсы деп аталады. Егер біз толқындық функцияны өлшеуге дейінгі сәтте білетін болсақ, онда меншікті мүмкіндіктің әрқайсысына құлау ықтималдығын есептей аламыз. Мысалы, біздің алдыңғы мысалдағы еркін бөлшек өлшеу үшін толқындық функцияға ие болады, x0 нүктесінде центрленген толқын пакеті болып табылады және координатаның жеке күйі емес. Бөлшектің координаттарын өлшеуді бастаған кезде, біз алатын нәтижені болжау мүмкін емес. Толқындық функцияның амплитудасы үлкен болатын x0-ге жақын болуы ықтимал, бірақ сенімді емес. Өлшеу аяқталғаннан кейін x нәтижесін алған кезде толқындық функция х-ке дәл шоғырланған өзіндік күйі бар күйге түседі. Уақыттағы күй векторының эволюциясы детерминирленген, уақыттың бастапқы сәтінде белгілі бір векторға ие бола отырып, оның кез келген басқа сәтте болатынын дәл болжауға болады. Өлшеу процесінде күй векторының конфигурациясының өзгеруі детерминистік емес, ықтималдық сипатта болады. Кванттық механиканың ықтималдық табиғаты осылайша дәл өлшеу процесінде көрінеді. Кванттық механиканың жаңа түсінігін кванттық механикада өлшеу актісіне енгізетін бірнеше түсіндірмелер бар. Бүгінгі күні жалпы қабылданған кванттық механиканың негізгі интерпретациясы - ықтималдық түсіндіру. Пол Дирак пен Джон фон Нейман жасаған кванттық механиканың қатаң математикалық аппаратында кванттық механикалық жүйенің мүмкін күйлері күрделі бөлінетін Гильберт кеңістігінде күй векторларымен ұсынылған. Кванттық күйдің эволюциясы Шредингер теңдеуімен сипатталады, онда Гамильтония немесе жүйенің толық энергиясына сәйкес келетін Гамильтония оның эволюциясын уақыт бойынша анықтайды. Жүйенің әрбір вимирувание параметрі күй кеңістігінде гермиттік операторлармен ұсынылған. Өлшенген параметрдің әрбір жеке күйі оператордың меншікті векторына сәйкес келеді, ал сәйкес меншікті мән осы меншікті күйдегі өлшенген параметрдің мәніне тең. Өлшеу кезінде жүйенің меншікті күйдің біріне ауысу ықтималдығы меншікті мемлекет векторының скаляр көбейтіндісі мен күй векторының квадраты ретінде өлшенуге дейін анықталады. Мүмкін болатын өлшеу нәтижелері оператордың меншікті мәндері болып табылады, барлық жеке мәндер нақты сандар болатын гермиттік операторлардың таңдауын түсіндіреді. Өлшенетін параметрдің ықтималдық үлестірімін сәйкес оператордың спектрлік ыдырауын есептеу арқылы алуға болады (мұнда оператордың спектрі - сәйкес физикалық шаманың барлық мүмкін мәндерінің саны). Гейзенбергтің белгісіздік принципі сәйкес физикалық шамалардың операторларының бір-бірімен ауыспайтындығына сәйкес келеді. Математикалық аппараттың бөлшектері кванттық механиканың математикалық аппараты деген арнайы мақалада келтірілген. Кванттық механиканың негізгі принциптері абстрактілі. Олар жүйенің күй кеңістігі - Гильберт кеңістігі, ал физикалық шамалар осы кеңістікте әрекет ететін гермиттік операторларға сәйкес келеді, бірақ олар Гильберт кеңістігінің қандай екенін және олардың қандай операторлар екенін нақты көрсетпейді. Кванттық жүйенің сандық сипаттамасын алу үшін оларды дұрыс таңдау керек. Мұнда кванттық механикалық эффектілер маңызды бола бастайды және жүйе классикалық сипаттамаларға ие болады, оның мөлшері ұлғайған сайын, ол сәйкестік қағидаты болып табылады. Бұл «үлкен жүйе» шегі классикалық немесе сәйкестік шегі деп те аталады. Сонымен қатар, жүйенің классикалық моделіне қарап, содан кейін қай кванттық модель сәйкес келетін шектен тыс классикалыққа сәйкес келетінін түсінуге тырысуға болады. Кванттық механика алғаш тұжырымдалған кезде, ол релативтік емес механиканың классикалық модельдеріне сәйкес келетін модельдерге қолданылды. Мысалы, белгілі гармоникалық осциллятор моделі тиісті кванттық модель сияқты осциллятордың кинетикалық энергиясының айқын емес релативтік сипаттамасын қолданады. Кванттық механиканы арнайы салыстырмалық теориясымен байланыстырудың алғашқы әрекеттері Шредингер теңдеуін Дирак теңдеуімен алмастыруға әкелді. Бұл теориялар көптеген эксперименттік нәтижелерді түсіндіруде сәтті болды, бірақ релятивистік құру және бөлшектердің элементарлы жойылуы сияқты фактілерді ескермеді. Толық релятивистік кванттық теория бөлшектердің тіркелген тізіміне емес, өрісте кванттау ұғымын қолданатын өрістің кванттық теориясын жасауды қажет етеді. Бірінші аяқталған кванттық өріс теориясы, кванттық электродинамика, электромагниттік өзара әрекеттесу процестерінің толық кванттық сипаттамасын ұсынады. Бұл виртуалды бөлшектер - бұл шынымен бос кеңістіктен жасалған бөлшектер, бөлшектерге қарсы жұптар, олар уақыт шкаласы бойынша өмір сүреді, сондықтан сіз оларды ешқандай өлшеммен байқай алмайсыз, бірақ олар сол жерде. Кванттық механика мен салыстырмалылықты біріктіргенде, табиғатта болатын әр бөлшек үшін бос кеңістіктен бөлшектер / анти-бөлшектер жұптары өздігінен жасалуы мүмкін екендігі айтылады. және олар біраз уақыт болады, содан кейін олар жоғалады. Олар уақыт шкаласында жоғалады, сондықтан сіз оларды өлшей алмайсыз. Шын мәнінде, бұл кванттық механикадағы Гейзенбергтің белгісіздік принципі деп аталатын нәрсемен байланысты. Егер олар қысқа уақыт ішінде болса, Гейзенбергтің белгісіздік қағидаты олардың шынымен де болғанын білуге мүмкіндік жоқ дейді, содан кейін олар ешнәрсені бұзбайды. Кванттық механика - мен Ақ үй немесе корпоративті Америка сияқты жиі айтамын, егер сіз оны өлшей алмасаңыз, ештеңе болмайды. Сонымен, бұл виртуалды бөлшектер - бұл бос кеңістіктен жасалған бөлшектер, бөлшектерге қарсы жұптар, олар уақыт шкаласы бойынша өмір сүреді, сондықтан сіз оларды ешқандай өлшеммен байқай алмайсыз, бірақ олар сол жерде. жүктеу/скачать 17,9 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|