Нулявыя ваганні

З пляцоўкі Вікіпедыя
Перайсці да: рух, знайсці

Нулявыя ваганні — флуктуацыі квантавай сістэмы ў асноўным стане, найніжэйшым па энергіі, абавязаныя сваім існаваннем прынцыпу нявызначанасці.

Адрозніваюць нулявыя ваганні вакууму і нулявыя ваганні атамаў кандэнсаванага асяроддзя, якія ўстанаўліваюцца пасля «вымарожвання» нармальных цеплавых ваганняў крышталічнай рашоткі. Такім чынам, энергія нулявых ваганняў ёсць ні што іншае, як энергія асноўнага стану сістэмы. Энергія нулявога вагання атама роўная

дзе h — пастаянная Планка, ν — частата нулявога вагання.

Гэтай жа формулай вызначаецца і энергія нулявых ваганняў фізічнага вакууму. Фармальна, сумарная энергія нулявых ваганняў канечнага аб'ёму фізічнага вакууму або кандэнсаванага асяроддзя бесканечная, аднак з пункту гледжання квантавай механікі яе немагчыма практычна выкарыстаць.

У 1970-х гадах фізікі Давід Кіржныц і Андрэй Ліндзе паказалі, што квантавыя ваганні вакууму ствараюць у ім энергію, дастатковую для бесперапыннага ўзнікнення новых сусветаў. Развіццё гэтых ідэй (напрыклад, Аляксеем Старабінскім і Эраста Глінерам) паслужыла падтрымкай ўзнікнення новых мадэлей Вялікага Выбуху.

Нулявыя ваганні электрамагнітнага поля[правіць | правіць зыходнік]

Вакуум у сучаснай квантавай тэорыі поля азначае асноўны, найніжэйшы стан палёў, які апісвае адпаведныя элементарныя часціцы. У квантавай электрадынаміцы адрозніваюць вакуум электрамагнітнага поля і вакуум электронна-пазітроннага поля. З суадносін нявызначанасцей вынікае, што ў стане вакууму палі здзяйсняюць нулявыя ваганні, якія разглядаюцца як станы з віртуальна ўзнікаючымі парамі часціца-антычасціца. Матэматычна гэта з'ява для электрамагнітнага поля можа быць прадстаўлена як сукупнасць незалежных гарманічных асцылятараў з усімі магчымымі значэннямі хвалевага вектара. Пры гэтым напружанасць электрычнага поля адыгрывае ролю скорасці, а напружанасць магнітнага поля — каардынаты. З квантавай механікі вынікае, што асцылятар можа знаходзіцца толькі ў станах з дыскрэтнымі значэннямі энергіі:

дзе  — лік фатонаў з хвалевым вектарам k.

У асноўным, найніжэйшым стане электрамагнітнага поля фатоны адсутнічаюць, г. зн. . Пры гэтым энергія электрамагнітнага поля ў вакуумным стане аказваецца бесканечнай велічынёй

У квантавай электрадынаміцы пераходзяць да адліку энергіі не з нуля, а з нулявога ўзроўню вакуумнага стану электрамагнітнага поля. Сярэднія значэнні электрычнага і магнітнага палёў у вакуумным стане роўныя нулю, але сярэднія значэнні квадратаў гэтых велічынь большыя за нуль. Наяўнасць бесканечнай энергіі нулявых ваганняў электрамагнітнага поля вакууму прыводзіць да канечных вынікаў у эксперыменце. Адною з назіраных праяў нулявых ваганняў электрамагнітнага поля вакууму з'яўляецца эфект Казіміра[1][2].

Зноскі

  1. А. П. Мартыненко «Вакуум в современной квантовой теории», Соросовский образовательный журнал, т. 7, ном. 5, 2001, с. 86-91
  2. Садовский М. В. «Лекции по квантовой теории поля», Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003, 480 стр., ISBN 5-93972-241-5, 800 экз.

Літаратура[правіць | правіць зыходнік]