Естественные науки

Про различие электромагнитных полей разноименных зарядов и про позитроны в ядре

У меня есть два вопроса, непосредственно не связанные друг с другом, однако один из них является практически ответом сам на себя. _________________________________________________________________________ Мой первый вопрос - про отличия электромагнитного поля разноименных зарядов. Электромагнитное взаимодействие переносит фотон, сам с собой не взаимодействующий, так как не имеет заряд. Это объясняется тем, что, с точки зрения квантовой хромодинамики, фотон является виртуальной флуктуацией фотона как точки в набор партонов. Так как фотон не имеет заряд, он является античастицей самому себе. Включая то, что фотон не имеет заряда и является античастицей самому себе, в силу принципа тождественности (реализуются только те квантовые состояния, которые не меняются при перестановке частиц) фотоны могут отличаться лишь проекцией спина - то есть, иметь два состояния с проекцией спина 1 или -1. Учитывая то, что я написал, целесообразным есть вопрос: как отличаются электромагнитные поля разноименных зарядов? Я думаю, что электромагнитные поля разноименных зарядов характеризуются разной поляризацией фотонов - то есть, например, фотоны, излучаемые положительно заряженной частицей, имеют спин 1, а фотоны, излучаемые отрицательно заряженной - -1. Но спрашиваю вас, участники проекта, так как среди вас наверняка найдутся люди, знающие точный правильный ответ или могущие привести ссылку на источник, где детально описывается суть моего вопроса. _________________________________________________________________________ Мой второй вопрос - про позитроны в ядре. Нуклоны на достаточно больших расстояниях, значительно превышающих расстояние конфайнмента, взаимодействуют посредством барионных резонансов - хоть косвенно все равно через глюоны, но из-за ограниченности в расстоянии действия сильного взаимодействия, основной источник ядерных сил - пионы. Происходит это по такому механизму: поглощение фотонов ядром - поглощение нуклоном фотона - антипараллельность спина одного кварка по отношению к двум другим - формирование барионного резонанса - переход нуклона в состоянии изобары - однонаправленность спинов - распад барионного резонанса на пион и изначальный нуклон - поглощение пиона другим нуклоном - обмен барионными резонансами нуклонами в ядре. Но если предположить, что некоторые пионы не поглощаются нуклонами (не успевают поглотиться из-за малого времени полураспада), то тогда, скорее всего, на периферии ядра существует некоторое количество позитронов. Это образование можно представить в виде реакций (на примере протона, хотя разницы в виде нуклона нет): p + hv => дельта-резонанс; Дельта-резонанс => p + П^+; П^+ => M^+ + vm; M^+ = e^+ + ve + v'm; Опять же, я нигде не нашел прямого подтверждения этого образования позитронов, только какие-то туманные намеки. Если же позитроны постоянно образуются в ядрах, они должны влиять на свойства взаимодействия электронов и ядра на периферии этого самого ядра. А электроны не аннигилируют с позитронами из-за дискретности энергетических уровней, в таком случае (ну и принцип неопределенности Гейзенберга можно привлечь). Так вот, второй вопрос: наблюдаются ли в ядрах постоянные рождения позитронов и как позитроны влияют на электродинамическое взаимодействие ядра и электронов? P.S. Наверняка где-то об электромагнитных полях разноименных зарядов и про рождения позитронов написано, однако, как ни искал, найти не могу. Может, на английском? И еще: малообразованные школьники, это не для вас.
Sa
Sanya
6 672
1. Спин +-1 имеют "реальные" фотоны с нулевой массой. Электромагнитное поле создаётся фотонами и вне массовой поверхности, их спин может быть и нулевой.
То что е- и e+ "излучают" фотоны только определённого направления спина неверно. Смотрите сами, в передающих антеннах позитронов нет, а волны имеют разную поляризацию. В плоскополяризованной волне, грубо говоря, тех и тех фотонов вообще пополам. Вобщем всё зависит от движения электронов. При смене е- на е+, понятно, в поле фотонов распределение поляризаций изменится на обратное.

2. Что этот пример "с поглощением фотона нуклоном" должен показывать?
Мне кажется для возбуждения такого резонанса фотоны должны быть крайне высокой энергии.
"Не поглотиться" могут частицы только на массовой поверхности. Иначе, в частности, летит закон сохранения энергии.
Никакие позитроны в основной диаграмме не образуются. Для этого нужно было бы привлечь слабое взаимодействие.
По модели "а-ля Юкава" при излучении заряженного мезона нуклон просто переходит в другое зарядное состояние - из протона в нейтрон и наоборот. Простой обмен кварков. Так как лептоны с глюонами не взаимодействуют в хромо- секторе, без электромагнитного и слабого взаимодействия, они, имхо, появляться не должны.

Теоретически о какой-то позитронной шубе говорить конечно можно, но это сектор электродинамики. Они в электродинамических диаграммах высоких порядков конечно будут, наряду с электронами, и вклад от этих диаграмм будет. Но будут виртуальными, не на массовой поверхности.
Николай Просандеев
Николай Просандеев
8 946
Лучший ответ
Sanya Заметьте, я писал не про спин, а про проекцию спина на направление движения.
"...их спин может быть и нулевой..." - это вы про фотоны? Очень странно.
Далее, насчет ядерных сил: они сопровождаются рождением виртуальных частиц, в том числе и П-мезонов, которые также могут распадаться на виртуальные позитроны. Это создает их определенный вклад в общую суперпозицию сил в тяжелых ядрах.
Sanya Да, а про фоторождения реальных пионов - вы правы. Требуются высокие энергии, по моему, как минимум МэВ.
Sanya И еще: пионные и нуклонные резонансы распадаются за счет именно сильных взаимодействий.
Кстати, превращение u-кварка в составе протона в d-кварк (превращение протона в нейтрон) может сопровождаться появлением позитрона.
Sanya Извиняюсь за множество комментариев, к тому же и засыпаю на ходу, потому могу неточно выражаться или неправильно воспринимать часть информации.
Но в общем, чем отличаются электромагнитные поля разноименных зарядов, если не превалированием определенной поляризации?
Рискну попробовать что-то написать, хотя СИЛЬНО не в том специалист :-(
Первое утверждение, насколько я СЛЫШАЛА - верно. Но утверждать не берусь, да и ссылки сходу не найду :-(
Про второе - IMHO это не так, это ж ВИРТУАЛЬНЫЕ частицы по любому. Но опять же - IMHO :-(
Вера Хозина
Вера Хозина
85 221
Sanya Вы про позитрон написали как про виртуальную частицу?
А я вообще какой-то научно-популярный фильм краем уха слышал, так там велась речь о том, что "...позитрон стремится вырваться из ядра из-за отсутствия обменных сильных взаимодействий с составными ядра, но электронное облако удерживает его на периферии". Впрочем, это я "облагородил" цитату, но с того момента решил подумать, как это возможно - постоянное рождение позитронов.
Sanya А, вы про пионы. Но все равно либо виртуальные пионы распадаются на позитроны, либо u-кварк превращается в d-кварк с излучением позитрона.
1) Нет. Поляризация фотонов одинакова (в смысле, что любые заряды излучают и поглощают фотоны всех поляризаций) . Различия начинаются при взаимодействии. Для электрона позитрон и другой электрон - это две очень разные частицы. Например, реакция е + е -> gamma не пойдет
2) Конечно в ядре у вас все время рождаются ВИРТУАЛЬНЫЕ электро-позитронные пары. Но, ТОЛЬКО виртуальные (если ядро стабильно) Это же, кстати, относится и к резонансам
Nina Ricci
Nina Ricci
33 030
Sanya "...Различия начинаются при взаимодействии. Для электрона позитрон и другой электрон - это две очень разные частицы..." - но в чем именно проявляются различия при взаимодействии?
Sanya А еще - ведь может быть связанное состояние позитрона в ядре?
Я прочитал эти ваши вопросы… И возникло у меня ощущение, что хотя Вы и имеете представления о квантовой хромодинамике и как бы человек «просветленный» … но … не рановато ли Вы туда залезли? Не проскочили ли Вы некоторых более приземленных, но от того ничуть не менее важных и фундаментальных вопросов и представлений? Вот к примеру: Тело съезжает с наклонной плоскости без трения. Перепад высоты h. Какая скорость внизу, где наклонная плоскость заканчивается и начинается горизонтальная плоскость? Ну пишем закон сохранения: mgh=(1/2)mv2 откуда получаем, что скорость равна квадратному корню из произведения ускорения свободного падения на высоту горки и умноженному на два. Теперь садимся в вертолет, который с этой скоростью летит над горкой и снова такое же тело съезжает. Какова скорость съехавшего тела в этой новой инерциальной системе отсчета? Казалось бы скорость должна быть равна нулю. Но мы снова не торопясь записываем закон сохранения (1/2)mv2+ vgh = (1/2)mv2конечная . Очевидно, что vконечная не равна нулю никак. Что, закон сохранения энергии в механике не выполняется, или инерциальные системы отсчета не равноправны?
Не обижайтесь пожалуйста. Но пока у меня не будет уверенности в том, что Вы ориентируетесь в основах элементарной физики – я не вижу смысла отвечать Вам на этот Ваш вопрос, т. к. не вижу смысла в изучении каких бы то ни было «современных» вопросов и проблем теорфиза, когда база еще не подведена. Просто создалось у меня представление о том, что Вы человек конечно начитанный, но еще не научившийся к самостоятельной работе. Вы ищете новых знаний в книгах, а не вооружившись ручкой и бумагой, оставив книги и учебники в стороне… Идите на физтех (МФТИ) . Или поступайте в Новосибирский универ на физфак – и потом, если захотите заниматься ядерной физикой – займетесь. А вопрос-задача, которую я написал здесь – это своего рода тест на адекватность. Не обижайтесь. Может быть Вы на самом деле грамотный человек, а я просто излишне подозрительный сноб. И я заблуждаюсь на Ваш счет… Может быть. Но тогда почему Вы ищете ответы на эти два вопроса тут на этом портале?
Sanya Во втором случае тело обладает большей полной энерией, чем в первом, если я правильно понял поставленный вами вопрос.
Sanya А теперь - пройдусь по некоторым пунктам ответа (не считая неточностей при составлении задачи):
1) "...а не вооружившись ручкой и бумагой..." - и как же мне, еще не поступившему в ВУЗ по причине возраста и только начинающему изучать высшую математику, это делать? Я могу составить фейнмановскую диаграмму, могу решить практически все задачи из стандартного курса, но без высшей математики в статистической квантовой механике делать нечего. В начале, нужно получить общий теоретический базис, а уже затем - использовать ручку и бумагу.
2) "...Но тогда почему Вы ищете ответы на эти два вопроса тут на этом портале?" - что в этом предосудительного, если я попросил либо ответ, либо ссылку на источник? Во всяком случае, я просил не такой ответ.
Sanya 3) "...Не проскочили ли Вы некоторых более приземленных, но от того ничуть не менее важных и фундаментальных вопросов и представлений?..." - нет, не проскочил. Но так как более макроскопический уровень практически всегда есть следствием более микроскопического, то рационально изучать этот самый микроуровень. К примеру, после некоторого изучения квантовой механики я могу точно и детально рассказать про механизм появления свободных электронов в металлах, про спонтанную намагниченность оных, про диэлектрические свойства, про бета-распад, про взаимодействие нейтральных молекул, про "почему электрон не падает на ядро", про дискретность энергетических уровней (кстати, связано с предыдущим) и т.д.
А без этого, в рамках классической физики, все ответы очень туманны.
Sanya 4) "...и как бы человек «просветленный»..." - нет, я всего лишь "Гуру".
Sanya Да, теперь моя очередь задавать вопрос: почему в звездах в процессе термоядерного синтеза возникают позитрон и электронное нейтрино? Хотя, вопрос не заумный, но, может быть, вы не считаете нужным уделять много внимания квантовой физике? Хотя, может, "...я просто излишне подозрительный сноб...".
Владимир Довгый Ха-ха, а ведь отличная задачка. Как это она мне раньше не попадалась? Ведь и правда, пришлось пару минут лихорадочно соображать, прежде чем я заметил слона в вольере. (Лихорадочно -- потому что как-то не хотелось расписываться в собственной неадекватности, LOL.) Надо Вам её, Владимир, вывесить как вопрос. Вот будет развлекуха! А Вы, Человек разумный, нашли в конце концов слона или нет? А то я что-то не понял, чем вся эта переписка закончилась :-) .
под фразой электромагнитное взаимодействие переносит фотон не мешало бы поставить вопрос на оставшуюся часть страницы.
Электромагнитная волна – это электронно-позитронный ток естественного происхождения.
Sergej Lantcov
Sergej Lantcov
265

Похожие вопросы