Zero chybotania

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Przejdź do nawigacji Przejdź do wyszukiwania
Rodzaje energii :
Atwood machine.svg Mechaniczny Potencjał
Kinetyczny
Wewnętrzny
Narożnik słoneczny.svg Elektromagnetyczny Elektryczny
Magnetyczny
Logo portalu naftowo-gazowego.PNG Chemiczny
Symbol promieniowania alternatywny.svg Jądrowy
Grawitacyjny
Odkurzać
Hipotetyczny:
Ciemny
Zobacz też: Prawo zachowania energii

Drgania zerowe to fluktuacje układu kwantowego w stanie podstawowym , o najniższej energii, wynikające z ich istnienia dzięki zasadzie nieoznaczoności .

Po raz pierwszy odkryto je w kwantyzacji oscylatorów harmonicznych, a termin ten jest zwykle używany w odniesieniu do systemów, które można przedstawić jako ich zbiór, na przykład do wolnych pól kwantowych . Istnieją drgania punktu zerowego próżni oraz drgania punktu zerowego atomów ośrodka skondensowanego , które powstają po „wymrożeniu” normalnych drgań termicznych sieci krystalicznej . Zatem energia drgań punktu zerowego jest niczym innym jak energią stanu podstawowego układu. Energia zerowa drgań jednego oscylatora wynosi

gdzie - stała Plancka , Czy częstotliwość wibracji zero.

Ten sam wzór określa energię drgań punktu zerowego próżni fizycznej , którą nazywamy energią zerową[1] . Formalnie całkowita energia oscylacji punktu zerowego skończonej objętości fizycznej próżni jest nieskończona , ale z punktu widzenia mechaniki kwantowej praktycznie niemożliwe jest jej wykorzystanie, chociaż prowadzi do subtelnych efektów, takich jak przesunięcie Lamba i efekt Kazimierza .

Zero fluktuacji pola elektromagnetycznego

Próżnia we współczesnej kwantowej teorii pola oznacza podłoże, najniższy stan pól opisujących odpowiadające im cząstki elementarne . W elektrodynamice kwantowej rozróżnia się próżnię pola elektromagnetycznego i próżnię pola elektron-pozyton . Z relacji niepewności wynika, że ​​w stanie próżni pola wykonują oscylacje punktu zerowego , które są uważane za stany z praktycznie wyłaniającymi się parami cząstka-antycząstka .

Matematycznie to zjawisko dla pola elektromagnetycznego można przedstawić jako zbiór niezależnych oscylatorów harmonicznych ze wszystkimi możliwymi wartościami wektora falowego . W tym przypadku siła pola elektrycznego odgrywa rolę prędkości, a siła pola magnetycznego pełni rolę współrzędnych. Z mechaniki kwantowej wynika, że ​​oscylator może znajdować się tylko w stanach o dyskretnych wartościach energii:

gdzie Czy liczba fotonów z wektorem falowym ... Zasadniczo w najniższym stanie pola elektromagnetycznego fotony są nieobecne, czyli W tym przypadku energia pola elektromagnetycznego w stanie próżni okazuje się nieskończenie duża

W elektrodynamice kwantowej przechodzą na liczenie energii nie od zera, ale od zera stanu próżni pola elektromagnetycznego. Średnie wartości pól elektrycznych i magnetycznych w stanie próżni są równe zeru, ale średnie wartości kwadratów tych wartości są większe od zera.

W 2019 roku przeprowadzono bezpośrednie pomiary oscylacji punktu zerowego pola elektromagnetycznego w krysztale nieliniowym, gdy przechodziło przez niego promieniowanie laserowe [2] .

W eksperymentach

Obecność zerowych oscylacji pola elektromagnetycznego próżni prowadzi do efektów i konsekwencji, które można zaobserwować w eksperymencie . Najbardziej znanymi przejawami oscylacji punktu zerowego pola elektromagnetycznego próżni są efekt Casimira [3] [4] , emisja spontaniczna i przesunięcie Lamba .

Zobacz też

Notatki (edytuj)

  1. AM Prochorow. Encyklopedia fizyczna , artykuł "Zero oscylacji" ( wersja elektroniczna ).
  2. Ileana Cristina-Benea-Chelmus, Francesca Fabiana Settembrini, Giacomo Scalari, Jérôme Faist. Pomiary korelacji pola elektrycznego w stanie próżni elektromagnetycznej // Nature , tom 568, strony 202–206 (2019).
  3. Martynenko A. P. Próżnia w nowoczesnej teorii kwantowej, Soros Educational Journal , vol. 7, nr 5, 2001, s. 86-91.
  4. Sadovsky M.V. Wykłady z kwantowej teorii pola, Moskwa-Iżewsk: Instytut Badań Komputerowych, 2003, 480 s., ISBN 5-93972-241-5 , 800 egzemplarzy.

Literatura