Пылесосы и свободное пространство

Используют ли физики термины «вакуум», «квантовый вакуум» и «свободное пространство» как синонимы? Например, я читал, что, исходя из соображений сохранения, спонтанное расщепление фотона на электронно-позитронную пару «в свободном пространстве» запрещено. И все же я также видел это событие, названное «поляризацией вакуума», что может показаться странным, если вакуум и свободное пространство действительно являются синонимами. (Приношу свои извинения, если какое-либо из моих предположений окажется неверным; я всего лишь математик.)

Ответы (1)

Вакуум — это свободное пространство, но поляризация вакуума связана не с диаграммой, описывающей только расщепление фотона на электрон-позитрон, а с диаграммой, содержащей электрон-позитронную пару в петле, с входящим и выходящим фотоном.

Такие частицы на диаграмме Фейнмана, которые невозможно обнаружить в действительности, называются виртуальными частицами, а свойство, отличающее их от реальных частиц, состоит в том, что они находятся вне оболочки, т. е. не подчиняются классическим уравнениям движения и могут обладать массами, которые не допускается законом дисперсии (оболочка, представленная здесь, представляет собой гиперповерхность, заметаемую в пространстве энергии-импульса энергиями, разрешенными законом дисперсии, все реальные, обнаруживаемые частицы находятся на оболочке). Поскольку электронно-позитронная пара поляризации вакуума находится вне оболочки, аргументы в отношении энергии-импульса, запрещающие ее образование, несостоятельны, поскольку эта пара не подчиняется классическим дисперсионным соотношениям между энергией и импульсом.

Ваш первый абзац прямо отвечает на мой вопрос. Ваш второй также чрезвычайно полезен, но могу ли я попросить более обширную ссылку?
Я думаю, вы должны найти то, что ищете, в любой стандартной книге по КТП, книгах Пескина/Шредера, Ицыкина/Зубера и т. п. — все, что знакомит с диаграммами Фейнмана на теоретическом уровне, должно обсуждать это, но у меня их нет под рукой. момент, чтобы подтвердить это. Я также припоминаю, что когда-то читал научно-популярную статью, в которой свойство внеоболочки приписывалось короткому времени жизни (они рождались из фотона, а затем вскоре после этого аннигилировали) частиц, что допускало бы внеоболочечную энергию за счет энергии- отношение неопределенности времени, но я не думаю, что это можно сделать строгим.