Если электроны — это волны, то как они отталкиваются друг от друга? [закрыто]

Электроны — это не волны и не частицы. Вместо этого они являются возбуждениями в квантовом поле, называемом электронным полем. Взаимодействия между электронами описываются уравнениями движения электронного поля.

Однако де Бройль был прав в том смысле, что если мы рассматриваем изолированный электрон, то его можно приблизительно описать как состояние электронного поля, называемое фоковским состоянием, и это в основном плоская волна. Так что для изолированного свободного электрона очень хорошо рассматривать его как волну. Подробнее об этом читайте в моем ответе на вопрос «Что такое субатомная частица?». если вы заинтересованы в этом.

Однако если у нас есть два электрона, то состояние поля — это не просто наложение двух фоковских состояний. Если бы это было так, то электроны не взаимодействовали бы, поэтому между ними не было бы отталкивания. На самом деле мы не можем решить уравнения для состояния поля напрямую, поэтому мы используем технику, называемую теорией возмущений, чтобы аппроксимировать то, что происходит. Если мы рассмотрим два электрона, движущихся навстречу друг другу, взаимодействующих, а затем удаляющихся друг от друга. Расчет производится путем суммирования серии расчетов, представленных диаграммами Фейнмана. Вы, наверное, видели такие диаграммы Фейнмана:

Это показывает, как два электрона взаимодействуют, обмениваясь виртуальным фотоном, но будьте осторожны, интерпретируя это буквально, поскольку это просто представление интеграла, называемого пропагатором. На самом деле виртуального фотона не существует. Что мы делаем с этими диаграммами, так это вычисляем, как взаимодействуют два состояния Фока, и в классическом пределе это дает нам силу между двумя электронами.

Электроны являются точечными частицами в стандартной модели физики элементарных частиц, как видно из таблицы. Это квантово-механические объекты: при обнаружении они оставляют след частицы в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга.

Вот электрон в водородной пузырьковой камере, он оставляет последовательный макроскопический след заряженной частицы, движущейся в магнитном поле. Точки — это небольшие разбросы атомов водорода, составляющих пузырьковую камеру.

Где волновая природа? В исходной вершине взаимодействия, когда К- попал в атом водорода и передал достаточно энергии, чтобы передать кэв-энергию электрону. Вероятность того, что это произойдет, равна квадрату квантово-механической волновой функции взаимодействия: K- + атом водорода ----> e- K- H+ .

Эксперимент с двумя щелями с одним электроном показывает как индивидуальный след, так и волновую природу взаимодействия: «рассеяние электронов на двойных щелях». Отдельные электроны выглядят на экране случайными. Накопление, представляющее собой вероятностное распределение, дает интерференционную картину волнового характера.