Может быть, некоторые из моих предположений здесь в основном неверны, но разве это не правда, что
Так что для меня это выглядит так, как будто две частицы в ядре, которые удерживаются вместе сильным взаимодействием, все время «посылают» эти пионные частицы. Но во всех ссылках говорится, что эти частицы имеют массу! Почему это не означает, что масса постоянно создается/уничтожается? Влияет ли каким-то образом на массу целых ядер постоянный поток пионов? Если вопрос в основном не имеет значения, какие самые важные части я здесь упускаю?
Два момента:
Обмен пионами (или, в более общем смысле, обмен легкими мезонами) является разумным приближением (также известным как «эффективная теория») сильного взаимодействия, поскольку оно действует на нуклоны в ядре, но это не настоящее сильное взаимодействие, которое передается глюонами.
Другими словами, пионы вообще не являются силовыми посредниками.
На самом деле это не проблема с массивными посредниками. Слабое взаимодействие переносится бозонами W и Z с массами 80 и 90 ГэВ соответственно.
Носителями фундаментальных взаимодействий являются калибровочные бозоны, и калибровочные симметрии запрещают им иметь массу. Единственный способ, которым они могут набрать массу, — это механизм Хиггса, как в случае W и Z, т. е. калибровочная симметрия должна спонтанно нарушаться.
Так что в некотором смысле вы правы, посредники фундаментальной силы должны быть безмассовыми, но не по причине, которую вы указали, и есть пункт о выходе, если действует механизм Хиггса.
Но пионы не являются посредниками фундаментальных сил и не являются калибровочными бозонами, поэтому по этой причине от них не требуется быть безмассовыми. Однако во всем этом есть интересный поворот: на самом деле можно понимать пионы как бозоны Намбу-Голдстоуна со спонтанно нарушенной киральной симметрией (нарушенной ненулевым вакуумным средним значением кваркового конденсата). Если бы киральная симметрия была точной, то пионы действительно должны были бы быть безмассовыми (по теореме Голдстоуна). Однако киральная симметрия является лишь приблизительной симметрией, поскольку она явно нарушается массами кварков. По этой причине пионам разрешено иметь (маленькую) массу, и поэтому они называются «псевдо»-бозонами Намбу-Голдстоуна.
Надеюсь, вышеизложенное поможет объяснить ситуацию с массами силовых посредников и пионов. Однако я чувствую, что ваше настоящее замешательство заключается в том, что вы не можете понять, как силовой посредник может иметь массу, поскольку вы думаете, что это каким-то образом влияет на взаимодействующие частицы способом, который не наблюдается. Вы, кажется, беспокоитесь о том, что взаимодействующие частицы должны создавать и разрушать массу. Но зачем так беспокоиться о массе? Даже с безмассовым силовым посредником взаимодействующим частицам по-прежнему необходимо создавать и разрушать энергию переносимого медиатора, а масса - это просто одна из форм энергии, поэтому, согласно вашим рассуждениям, вы должны одинаково хорошо заботиться как о массивных, так и о безмассовых носителях силы.
Но ваши рассуждения должны вас как раз не касаться, зачем вас беспокоит этот постоянный обмен энергией? Ведь частицы взаимодействуют, а как иначе они могли бы это сделать? Очень простая аналогия того, как обмен массивными частицами может создать силу, была бы, если бы два человека сидели в лодках и продолжали бросать друг в друга тяжелый мяч, они раздвигались бы, и казалось бы, что обмен массивным мячом производит отталкивающая сила.
Приведенная выше аналогия не слишком близка к реальной ситуации и, например, не может объяснить силы притяжения, но она, по крайней мере, показывает, что в такой ситуации вам не следует беспокоиться о переносе массы или энергии. Чтобы действительно понять, как виртуальные частицы могут передавать силу, вам нужно провести расчеты и понять, что виртуальные частицы на самом деле вовсе не частицы, а нечастицподобные возмущения в соответствующих полях. Вы также должны помнить, что любая взаимодействующая частица постоянно создает и уничтожает виртуальные частицы в своей окрестности - создание и уничтожение виртуальных частиц, в первую очередь, являются просто неотъемлемой частью определения частицы.
Кристоф
Крей
Кристоф
Крей