Cząstka wirtualna
Z Wikipedii, wolnej encyclopedia
Cząstki wirtualne to matematyczna koncepcja w kwantowych teoriach pola – cząstki fizyczne manifestujące swoją obecność poprzez oddziaływania, jednak łamiące zasadę powłoki masy. Wbrew powszechnym przekonaniom, cząstki wirtualne nie naruszają żadnych zasad zachowania. Cząstek wirtualnych używa się głównie w podejściu perturbatywnym, jednak są też użyteczne przy opisie zjawisk nieperturbatywnych[1].
Ten artykuł od 2011-01 wymaga zweryfikowania podanych informacji. |
Brak ograniczenia powłoką masy oznacza, że cząstki wirtualne mogą mieć dowolną masę spoczynkową, niekoniecznie właściwą dla danego rodzaju normalnej cząstki. Fotony mogą być masywne, elektrony bezmasowe, nic nie stoi także na przeszkodzie, żeby miały masę ujemną.
Dokładne własności cząstek wirtualnych różnią się w poszczególnych teoriach. Są teorie, gdzie mogą one mieć niestandardowy spin, a także teorie, gdzie łamią one zasadę związku spinu ze statystyką.
Cząstki wirtualne pojawiają się w formalizmie całek po trajektoriach Feynmana. Zgodnie z tą teorią, każda fizyczna cząstka jest w istocie konglomeratem cząstek wirtualnych. Np. fizyczny elektron to tak naprawdę wirtualny elektron emitujący wirtualne fotony, które rozpadają się na wirtualne pary elektron-pozyton, które z kolei oddziałują za pomocą wirtualnych fotonów i tak w nieskończoność. „Fizyczny” elektron to nieustannie dziejący się proces wymiany pomiędzy wirtualnymi elektronami, pozytonami, fotonami i być może innymi cząstkami. „Realność” elektronu to pojęcie statystyczne. Nie można powiedzieć, która cząstka z tego zbioru jest naprawdę realna, wiadomo tylko, że suma ładunków wszystkich tych cząstek daje w wyniku ładunek elektronu (czyli mówiąc w uproszczeniu: musi być jeden więcej elektron wirtualny niż jest wirtualnych pozytonów) oraz suma mas wszystkich cząstek daje w wyniku masę elektronu.
Ładunki i masy cząstek wirtualnych nie odpowiadają wartościom właściwym dla realnych cząstek. Zamiast tego używa się tzw. ładunków zrenormalizowanych a procedura ich wyznaczania to renormalizacja. Istnieją teorie, które nie poddają się renormalizacji, jak również takie, dla których renormalizacja daje wyniki niezgodne z doświadczeniem. Są też teorie, dla których nie udowodniono, czy można je zrenormalizować czy nie.