Квантовые поля: что это такое и как они создают частицы?
Сегодня мы обсудим фундаментальную вещь, лежащую в основе всего, что нас окружает - квантовое поле. Они подобны невидимому скелету Вселенной, от которого зависит вся физика элементарных частиц. Но что именно? Как они работают и как создают частицы? Что такое квантовое поле? Все начинается с того, что в квантовой физике и теории относительности мы представляем себе мир не как совокупность отдельных объектов, а как взаимодействие полей. Поле — это объект, значение которого существует в каждой точке пространства и времени. Например: — Температура — это поле (каждая точка имеет свое значение). — Гравитация — это тоже поле, потому что она повсюду. Квантовые поля — более сложная вещь. Он описывает вероятность появления частицы в определенной точке пространства. Частица – это всего лишь квант (наименьшая часть) этого поля. Обратите внимание: Большой адронный коллайдер обнаружил новые частицы. Как квантовые поля создают частицы? Частицы — это волны в квантовых полях. Например: — Электроны возбуждаются электронными полями. — Фотоны (световые частицы) — это колебания электромагнитных полей. — Гравитон (гипотетическая частица) — Возбуждение гравитационного поля. Когда в какой-то точке поля достаточно энергии (например, при столкновении частиц в ускорителе), из колебаний поля «рождаются» новые частицы. Квантовые поля повсюду! В это трудно поверить, но все частицы вокруг нас, от электронов в вашем мобильном телефоне до нейтрино, проходящих через вас сейчас, являются всего лишь «точками света» в разных квантовых полях. Вся Вселенная представляет собой огромную «сетку», состоящую из постоянно взаимодействующих полей. Почему важны квантовые поля? Квантовые поля являются основой Стандартной модели физики. Она описала: — Все известные частицы, от кварков до фотонов. —Взаимодействующие силы, включая электромагнитную силу, слабое ядерное взаимодействие и сильное ядерное взаимодействие. Единственное, что пока не удалось интегрировать в теорию, — это гравитация. Теория квантовой гравитации остается открытым вопросом. Как он используется? — Коллайдер частиц: В адронном коллайдере мы сталкиваем частицы на чрезвычайно высоких скоростях, чтобы наблюдать новые возбуждения в поле. Так был открыт бозон Хиггса. - Квантовые компьютеры: эти устройства работают благодаря явлениям запутанности и суперпозиции в квантовых полях. — Лазеры: Их работа напрямую связана с возбуждением электронных полей. Для тех, кто хочет пойти глубже: — «Квантовая теория поля для чайников» (Дэвид Гриффитс). —— «Квантовая Вселенная» (Брайан Кокс). — YouTube-канал «PBS Time and Space". результат Квантовые поля — это не просто сложная математическая абстракция, а реальная картина мира, объясняющая, как создается материя. Мир вокруг нас — океан полей, а мы сами — всего лишь «волны» в этом океане. Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники. Источник статьи: Квантовые поля: что это такое и как они создают частицы?.Представьте себе, что площадка похожа на поверхность пруда: если бросить камешек, появятся волны.
Метафора океана:
Поля — вода.
Частицы — это волны на воде.
Взаимодействие частиц – это столкновение волн.