Почему мы говорим, что фотоны — это частицы? [закрыто]

Этот вопрос может показаться глупым, но я действительно должен понять. Может быть, это просто семантика и ничего больше.

Почему мы говорим, что фотоны — это (элементарные) частицы?

Это чистое излучение, поскольку они безмассовые, не так ли? Таким образом, их нельзя рассматривать как точечные частицы, и я думаю, что бессмысленно думать о них как о частице в соответствии с определением частицы.

Однажды я также прочитал о гипотетической массе фотона, которая (если бы существовала) должна быть меньше, чем 10 − 54 кг больше или меньше. Это, однако, может быть бесполезно знать.

« Предполагая, что частица — это «нечто» [...] с массой... » нет: это не определение частицы. См. Почему атомы являются частицами? для (возможного) определения частицы или Строгий математический формализм физики элементарных частиц для более формального определения.
Ну, может быть, мой вопрос можно увидеть без этой части!
«Значит, с ними нельзя обращаться как с точками, как с частицами» ... почему вы так говорите? Эффект Комптона, например, требует рассматривать фотон как частицу, он не может быть полностью объяснен волновой картиной при низких интенсивностях и частотах. Блики на экране, на которые падает очень слабый свет, мне тоже кажутся довольно точечными. Я не уверен, что ваш вопрос. Мы говорим, что фотоны — это частицы, потому что это оказалось полезным .
@ACuriousMind Действительно! Нужно думать о них как о частицах, потому что это удобно и полезно, но в реальном смысле вопроса (например, рассеяние) становится трудно думать о фотонах как о частицах, не так ли? Или я что-то упускаю?
Фотоны не частицы, а кванты. Именно это имеют в виду физики, когда говорят «частица» в связи с явлениями квантовой механики. Вы можете, если хотите, пожаловаться в отдел английского языка на злоупотребление нашими собственными техническими терминами. :-)

Ответы (4)

Стандартная модель физики элементарных частиц имеет квантово-механический лагранжиан, в котором элементарные частицы стола входят в виде точечных «частиц» с массой и квантовыми числами в таблице. Это очень удачная физическая модель, согласующая огромное количество данных, начиная с резонансов, организованных восьмеричным образом , и заканчивая данными LEP с кульминацией открытия Хиггса на LHC.

«Частицы» в кавычках, потому что это не классические бильярдные шары, это квантово-механические сущности, проявляющиеся в экспериментах под микроскопом с распределениями вероятностей.

Причина, по которой люди называют фотоны, глюоны, гравитоны и Z- и W-частицы, заключается в проверке стандартной модели.

Вышеизложенное — текущее состояние физики элементарных частиц, экспериментов и теории, которая их описывает и может предсказывать новое поведение.

Фотон возник как частица, в то время не отделившаяся от классической частицы из-за фотоэффекта . Это было доказательством того, что свет состоит из квантов, и они были названы фотонами, чтобы, наконец, быть названы квантово-механическими объектами, «частицами». В квантовой теории поля появление классического электромагнитного излучения из фотонного поля показано в этом сообщении в блоге @Motl.

Я думаю, что 1 из 137 имеет смысл, когда говорит, что фотоны — это просто излучение, если он имеет в виду, когда они взаимодействуют с материей. Только когда они это делают, они «существуют» (или существовали), производя измеримый/наблюдаемый эффект. Таким образом, фотон — это абстракция, созданная для решения головоломки, и никто не знает, реален он или нет — реальны только эффекты.
@Jens Ваше утверждение верно для всего, что вы наблюдаете и решаете, что оно существует. Даже себя. Я существую? Я настоящий? Один работает с фреймворками. Он/она принимает классическую основу реальности для определения частицы. Мы определили/нашли квантово-механическую основу для реальности, а словарь реальности перекрывается и вносит путаницу. Квантово-механически, поскольку все имеет волновую функцию, может быть, тогда все является излучением? Последнее является обычной путаницей дуальности волновых частиц. Вот почему я сказал "частица".

Существует нечто, называемое эффектом Комптона , когда электрон и фотон взаимодействуют друг с другом, и рассеяние происходит с большим изменением импульса в стиле бильярдного шара, а не с «мягким» взаимодействием, которое вы ожидаете от жидкости. или непрерывное поле.

Да, и что вызывает у меня большие сомнения, так это то, что рассматривать фотоны как частицы, потому что это удобно... Я имею в виду, что не просто думать о комптоновском рассеянии в терминах "бильярдных шаров", когда один из них является чистым излучением...
Но фотоны не являются «чистым излучением», потому что отношение к ним как к излучению не соответствует тому, что мы видим об их поведении в реальном мире.
@PhillS Итак, нам «нужно» или «должно» относиться к ним как к частицам .. хорошо! xD Довольно странно, но я думаю, что понемногу понимаю
@ 1over137: это не «относиться к ним так, когда это удобно». Так говорит эксперимент. Существует последовательная структура, которая говорит вам, когда обращаться с ними как с частицами, а когда как с волнами. Это правда, что электроны и фотоны — принципиально разные вещи, но они имеют общие черты, и физики используют слово «частица» для их обоих. Но когда они говорят «частица», они на самом деле имеют в виду «квантованное поле, удовлетворяющее правилам квантовой теории поля», что лишь отчасти соответствует общепринятому представлению о том, что такое «частица».

Все элементарные частицы описываются как возбуждения квантовых полей . То, что вы считаете частицей, на самом деле является гораздо более странным объектом. Это возбуждение в операторном поле, которое охватывает все пространство-время.

Хотя это может показаться странной теорией, она работает очень хорошо и проясняет некоторые ранее загадочные аспекты поведения частиц. Например, частицы могут быть созданы путем добавления энергии в квантовое поле и уничтожены путем удаления энергии из квантового поля, что четко объясняет, как материя может быть преобразована в энергию и наоборот. Это также четко объясняет двойственность волновых частиц. Частицы не являются ни частицами, ни волнами — энергия в квантовом поле может вести себя волновым и корпускулярным образом при различных обстоятельствах.

Суть всего этого в том, что фотоны описываются квантовой теорией поля точно так же, как и все другие частицы, так что нет причин считать их чем-то отличным от других частиц. Фотоны — это безмассовые калибровочные векторные бозоны, и их поведение несколько отличается от поведения массивных фермионов, таких как электроны, но все эти различия хорошо описываются квантовой теорией поля.

Приятно видеть, что вы заметили, что это Двойственность между классическими плоскими волнами и точечными частицами. На самом деле оба решения нереалистичны из-за отсутствия компактной поддержки в своих доменах. Интересно, что вейвлеты (относительно недавнее математическое развитие) лучше решают волновые уравнения. То же математическое веселье происходит с принципом неопределенности (математическое соотношение для интегрируемых с квадратом функций с компактным носителем - объектов с энергией;-)

Наблюдаемые правила отбора излучения атомного света допускают испускание фотона только тогда, когда в электронном дополнении излучающего атома возникает один квант изменения углового момента. Итак, по закону сохранения углового момента у нас должна быть улетающая частица, содержащая этот угловой момент: это бозон, называемый фотоном. Уравнения движения фотона — это уравнения непрерывного электромагнетизма, но взаимодействие с материей показывает, что фотоны обладают свойствами частиц.

Почему мы говорим, что фотоны — это частицы? [закрыто]
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v