MIK A VIRTUáLIS RéSZECSKéK?

Send

Időnként kitalálom cikkeim gyenge pontját az általuk kapott e-mailek és megjegyzések alapján.

Egy népszerű cikk, amelyet elkészítettünk, arról szól, hogy Stephen Hawking rájött, hogy a fekete lyukaknak hatalmas idő alatt el kell párologniuk. Beszéltünk a mechanizmusról, és megemlítettük, hogy vannak ezek a virtuális részecskék, amelyek felbukkannak és léteznek.

Általában ezek a részecskék elpusztulnak, de a fekete lyuk eseményhorizontjának szélén az egyik részecske beleesik, míg a másik szabadon mozoghat a kozmoszban. Mivel a semmiből nem lehet részecskéket létrehozni, a fekete lyuknak egy kicsit fel kell áldoznia ahhoz, hogy megvásárolja ezt az újonnan kialakult részecske szabadságát.

De a rövid cikk nem volt elég ahhoz, hogy pontosan tisztázza, mi a virtuális részecskék. Nyilvánvaló, hogy mindannyian további információt akartak. Kik ők? Hogyan észlelhetők? Mit jelent ez a fekete lyukak esetében?

Ilyen helyzetekben, amikor tudom, hogy a tényleges fizikai rendõrség figyeli, szeretek hívni egy csengetõt. Ismét visszamegyek, és beszélni fogok jó barátommal, és a ténylegesen dolgozó asztrofizikusokkal, Dr. Paul Matt Sutterrel. Olyan témákról írt cikkeket, mint a kozmikus hajnal Bayesian elemzése és a mágneses kiáramlás MHD szimulációi. Tényleg ismeri a cuccát.

Fraser Cain:
Hé Paul, első kérdés: Mik a virtuális részecskék?

Paul Matt Sutter:
Rendben. Nincs nyomás, Fraser. Rendben rendben.

A virtuális részecskék fogalmának megismeréséhez valójában vissza kell lépnie, és gondolkodnia kell a mezőről, különösen az elektromágneses mezőről. A világegyetem működésének jelenlegi nézete szerint az egész tér és idő tele van ilyen háttérmezővel. És ez a mező körül rázkódhat és átgörbülhet, és néha ezek a rázkódások és átgondolások olyanok, mint az előre terjedő hullámok, és ezeket a hullámokat fotonoknak vagy elektromágneses sugárzásnak hívjuk, de néha ott ülhet, és tudod, hogy bloop bloop bloop, csak tudod, pop pezsgő be és ki, vagy fel és le, és egyfajta forraljon egy kicsit önmagában.

Valójában az időtér egyfajta kavargás / hullámzás ezen a területen körül, még vákuumban is. A vákuum nem minden hiánya. A vákuum ott van, ahol ez a mező a legalacsonyabb energiaállapotban van. De annak ellenére, hogy ebben a legalacsonyabb energiaállapotban van, bár talán átlagosan nincs ott semmi. Semmi nem akadályozza meg azt, hogy csak bloop bloop bloop alakuljon ki.

Tehát valójában a vákuum ilyen forrásban van ezekkel a mezőkkel. Különösen az elektromágneses mező, amelyről most beszélünk.

És tudjuk, hogy a fotonok, ez a fény részecske-, részecske-ellenes párokká alakulhatnak. Átalakulhat elektronnak és pozitronnak. Csak meg tudja csinálni. Ez megtörténhet a normál fotonokkal, és megtörténhet az ilyen ideiglenesen fonódóan hullámos fotonokkal.

Tehát néha foton vagy esetenként az elektromágneses mező terjedhet egyik helyről a másikra, és fotonnak nevezzük. És ez a foton feloszlanak pozitronra és elektronra, és más esetekben egyszerűen csak a helyére hullámozhat és aztán a POP POP hullámozását teheti. Pozitronba és egy elektronba bukkan fel, majd összeütköznek egymásba, vagy bármi másba, és csak hátrálnak. Tehát a rozsdás hullámzás, a pop-pop, a pezsgő habzás olyan, ami a vákuumban folyamatosan zajlik, és ez a neve, amit ezeknek a virtuális részecskéknek adunk, csak a normál háttér-fuzz vagy a vákuumhoz statikus háttér.

Fraser:
Oké. Tehát hogyan látunk bizonyítékot a virtuális részecskékre?

Pál:
Igen, nagyszerű kérdés. Tudjuk, hogy a vákuum energiájához kapcsolódik. Tudjuk, hogy ezek a virtuális részecskék néhány ok miatt mindig bemerülnek és léteznek.

Az egyik az elektron átmenete az atom különböző állapotaiban. Ha izgatja az atomot, az elektron magasabb energiaállapotba ugrik fel. Nincs ok arra, hogy az elektron visszatérjen alacsonyabb energiaállapotba. Már ott van. Valójában stabil állam. Nincs ok arra, hogy távozzon, kivéve, ha az elektromágneses mezőben csak apró hullámzó hullámok találhatók, és akkor felcsikoghat az elektron körül, és kicsaphatja azt a magasabb energiaállapotot, és alacsonyabb állapotba ütközhet.

Egy másik dolgot Lamb Shiftnek hívnak, és ez az, amikor a ráncosan hullámos elektromágneses mező vagy a virtuális részecskék újra kölcsönhatásba lépnek elektronokkal, mondjuk hidrogénatommal. Ez óvatosan elcsúsztathatja őket körül, és ez az eltolás az elektron egyes állapotait, a többi állapotát pedig nem. És vannak olyan államok, amelyek szerint Ön szerint ugyanazok az energiatulajdonságok szólnak, csak valamiféle azonosak, de mivel a Bárány eltolódása ennek a hevesen hullámosan elektromágneses mezőnek köszönhetően kölcsönhatásba lép az egyik ilyen állapotmal, a másikkal nem, valójában finoman megváltoztatja ezen államok energiaszintjét, annak ellenére, hogy elvárnák, hogy azok teljesen azonosak legyenek.

És egy másik bizonyíték a foton foton szóródásban, általában két foton, a phweeet, egymás mellett repül. Elektromos szempontból semlegesek, így nincs okuk kölcsönhatásba lépésre, de a fotonok néha az elektron / pozitron párokba hullámozhatnak, és az elektron / pozitron pár kölcsönhatásba léphet a többi fotonnal. Tehát néha lepattannak egymásra. Rendkívül ritka, mert meg kell várnia, amíg a remegő hullám éppen a megfelelő időben megtörténik, de megtörténhet.

Fraser:
Szóval hogyan lépnek kapcsolatba a fekete lyukakkal?

Pál:
Rendben, ez a lényeg. Mi köze van ezeknek a virtuális részecskéknek vagy rozsdásan hullámos elektromágneses mezőinek a fekete lyukaknak, különösképp a Hawking sugárzásnak? De nézd meg ezt. Hawkings ennek az ötletnek az eredeti megfogalmazása, miszerint a fekete lyukak sugárzhatnak és elveszíthetik többségét, semmi köze sincs a virtuális részecskékhez. Vagy nem közvetlenül beszél a virtuális részecskepárokról, és valójában sem a többi formula, sem a folyamat modern koncepciói nem beszélnek a virtuális részecskepárokról.

Ehelyett inkább magáról a mezőről beszélnek, és konkrétan arról, hogy mi történik a mezővel, mielőtt a fekete lyuk ott lenne, mi történik vele, amikor a fekete lyuk kialakul, majd mi történik a mezővel annak kialakulása után. És ez valamilyen kérdést feltesz: Mi történik ezekkel a szántóföldön hullámosan hullámos bittel, mint például az elektromágneses mező vákuumának átmeneti forráspontja? Mi történik vele, amikor a fekete lyuk kialakul?

Nos, mi történik, hogy néhány ráncosan hullámos bit csak elkapódik a fekete lyuk közelében, a formálódó eseményhorizont közelében, és sokáig ott töltenek, és végül elmenekülnek. Tehát eltart egy ideig, de amikor elmenekülnek az ottani intenzív görbület, a téridő intenzív görbülete miatt, elősegíthetik vagy elősegíthetik őket. Tehát ahelyett, hogy átmenetileg rozsdásan hullámoznának, a mezőn felnőnek, hogy „valódi” részecskékké vagy „valódi” fotonokká váljanak. Tehát valóban olyan, mintha maga a fekete lyuk kialakulna a ráncosan hullámos háttérmezővel, és végül elmenekül, mert nem igazán csapdába ejti a fekete lyuk.

Végül kiszabadul és valódi részecskékké alakul, és úgy számolhat, hogy mi történik, mondjuk a részecskék várható számát a fekete lyuk eseményhorizontja közelében. A válasz a negatív szám, ami azt jelenti, hogy a fekete lyuk elveszíti tömegét és kilöv a részecskéket.

Most ez a népszerű koncepció a virtuális részecskepárok felbukkanó létezéséért és egy beragadásához az esemény horizontjára. Ez nem pontosan kapcsolódik a Hawking sugárzás matematikájához, de nem is pontosan rossz. Ne felejtse el, hogy az elektromágneses mezőben lévő remegő hullámok ezekkel a részecskepárokkal és anti-részecskékkel vannak kapcsolatban, amelyek folyamatosan felbukkannak és léteznek. Ezek a kéz a kézben járnak. Tehát azzal, hogy a szántóföldön ráncolva beszélsz, a virtuális részecskék előállításáról is beszélsz. És nem pontosan a matematika, de elég közel tudod.

Fraser:
Oké, és végül Paul. Szükségem van arra, hogy véletlenszerűen fújja ki a nézők fejét. Valami a virtuális részecskékről, ami csak elképesztő!

Pál:
Rendben. Tehát meg akarja hajlítani az emberek gondolatait? Rendben. Ezt utoljára megmentettem. Valami lédús, csak neked, Fraser.

Nézze meg ezt, ez egy másik nagyszerű bizonyíték a fenti háttér-ingadozások és a virtuális részecskék létezéséhez, és ezt Casimir-effektusnak vagy Casimir-erőnek hívjuk.

Fogsz két semleges fémlemezt, és ami történik, ez a mező, amely áthatolja az összes téridőt, a lemezek belsejében és a lemezek kívülről történik. A tányérok belsejében csak bizonyos hullámhosszok lehetnek. Csakúgy, mint egy trombita belsejében, csak bizonyos módjai lehetnek, amelyek hangot adnak. A hullámhosszok végének csatlakoznia kell a lemezekhez, mert a fémlemezek ezt teszik az elektromágneses mezőkhöz.

A tányérokon kívül bármilyen hullámhosszú lehet. Nem számít.

Ez azt jelenti, hogy a lemezeken kívül végtelen számú lehetséges hullámhossz van. Az elektromágneses mezőben mindenféle lehetséges fluktuáció, ingadozó gömb létezik, de a lemezeken belül csak bizonyos hullámhosszok felelnek meg a lemezeken belül.

Most kint van egy végtelen számú üzemmód. Belül még mindig végtelen számú üzemmód van, csak valamivel kevesebb végtelen számú üzemmód. És elveheti a végtelenséget kívülről, és kivonhatja a végtelen végtelenséget belülről, és valójában véges számot kaphat, és ami végül egy nyomás vagy erő, amely összehozza a lemezeket. És valójában ezt megmérjük. Ez egy igazi dolog, és igen, nem viccelek, vehetsz egy végtelenséget mínusz egy másik végtelenséggel, és kapsz egy véges számot. Lehetséges. Az egyik példa az Euler Mascheroni állandó. Merem, hogy nézd meg!

Tehát oda, most remélem, megérti, mi ezek a virtuális részecskék, hogyan észlelhetők és hogyan járulnak hozzá a fekete lyuk elpárologtatásához.

És ha még nem tette meg, feltétlenül kattintson ide és menjen a csatornájához. Több tucat videót találsz, amelyek egyformán gondolkodó kérdésekre válaszolnak. Valójában küldje el kérdéseit, és talán csak készít egy videót és válaszol nekik.