Каковы пределы применимости закона Кулона?

Закон Кулона формально параллелен закону всемирного тяготения Ньютона, который, как известно, уступает место общей теории относительности для очень больших масс. Есть ли у закона Кулона подобные пределы применимости? Какая физика берет верх? Справедлив ли закон для очень больших и очень малых сборов?

Ответы (1)

На верхнем конце закон Кулона не нарушается для любого большого набора зарядов, которые можно собрать вместе. В принципе, если вы попытаетесь собрать все больше и больше зарядов, то в поле будет храниться много энергии, и если массовый эквивалент этой плотности энергии станет слишком высоким, вам придется учитывать общие релятивистские эффекты. На практике, если вы не имеете дело с заряженной черной дырой, распределение заряда порвется на много порядков раньше.

С другой стороны, нет соответствующего нарушения как такового для «очень малых» зарядов, потому что заряд квантуется: нет свободного заряда, меньшего, чем заряд электрона, е "=" 1,6 × 10 − 19  С , никогда не наблюдалось.

Закон Кулона также нарушается, если заряды движутся, особенно если они движутся быстро (сравнимо со скоростью света) или если заряды движутся в нейтральном проводнике. Это исправляется расширением электростатического случая до полной электромагнитной теории, разработанной Максвеллом, которая полностью совместима со специальной теорией относительности.

В области малого электростатическая сила остается неизменной для стандартной квантовой механики. Это меняется для релятивистского случая, и в этом случае вы должны использовать квантовую электродинамику (КЭД), которая описывает набор неклассических явлений, происходящих, когда заряженные элементарные частицы движутся быстро.

Однако есть одно очень интересное применение КЭД к стационарным зарядам, и это происходит в пределе коротких расстояний : по мере приближения электрон выглядит так, как будто у него больше заряда, и сила возрастает быстрее, чем 1 / р 2 . Это называется экранированием заряда и является результатом облака пар виртуальных частиц, которые на мгновение появляются и исчезают.

Я думаю, что в вашем списке отсутствует пункт "зажигание вакуума". Например, если бы мы могли образовать атомное ядро ​​с Z > 137 (137 — величина, обратная постоянной тонкой структуры), тогда мы получим пары виртуальных частиц, превращающихся в реальные частицы. Это не совсем недоступно для эксперимента, хотя соответствующие ядерные системы были бы свободны. Но моя теория поля слаба, и, возможно, то, что я говорю, на самом деле подпадает под одну из уже перечисленных вами идей.
Поправки КЭД к закону Коломбо могут быть вычислены аналитически, по крайней мере, до первого порядка в α .
вот ссылка на исправления @Slaviks QED arxiv.org/abs/1111.2303
Каковы пределы применимости закона Кулона?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v