Существуют ли какие-либо КМ-эффекты, в которых заряженные частицы не участвуют непосредственно?

Существуют ли какие-либо КМ-эффекты, которые были или могут быть измерены по взаимодействиям с незаряженными частицами?

Элементарная квантовая механика посвящена уровням энергии электрона в атоме, взаимодействиям фотонов и атомов и т. д.

Когда кто-то смотрит на ядро, все дело в взаимодействии кварков, которые также являются заряженными частицами.

Я могу придумать некоторые теоретические — например, нейтрино, вращающиеся вокруг массы, но их было бы трудно или даже невозможно измерить. Другой возможностью является сильное/слабое ядерное взаимодействие, но это всегда происходит с заряженными частицами.

В конце концов, нам всегда нужны инструменты, построенные из материи, чтобы увидеть результат - это нормально. Вы могли бы, например, наблюдать фотоны, исходящие из какой-то отдаленной (от нескольких метров до Мпк) области, где произошло какое-то взаимодействие.

Ответы (3)

Я что-то упустил здесь? Фотоны и эксперименты с двумя щелями делают свое дело. Точно так же можно запутать поляризационные степени свободы фотонов. Это по своей сути квант, и фотоны не заряжены. Правда, это возбуждения электромагнитных полей, но они не заряжены.

В любом случае, я думаю, проблема здесь в том, что, за исключением нейтрино и некоторых калибровочных бозонов, любая элементарная частица несет некоторый заряд и, следовательно, взаимодействует с электромагнитными полями. Однако это не означает, что заряд какой-то особенный. Вы можете разработать (и, я думаю, «найти» в системах с конденсированными состояниями) множество различных квантовых теорий поля без электромагнитных взаимодействий. Структура квантовой механики совершенно не зависит от заряженных частиц — просто электромагнитное взаимодействие довольно велико, в нем участвует почти каждая частица (в отличие от сильного взаимодействия, где все лептоны незаряжены), и с ним проще всего работать в лаборатории, которая делает вы чувствуете, что это действительно особенное по отношению к QM.

Нейтрино несут слабый гиперзаряд.
Спасибо - я написал немного неточно, я, конечно, имел в виду "электрический заряд".
Фотоны — это просто сообщающиеся заряды, что является еще одним намеком на то, что заряд и КМ каким-то образом взаимосвязаны. Единственная причина, по которой фотоны расходятся в щели, — это заряды, которые взаимодействуют, поглощая свет в стене или отклоняя его. Я искал некоторый квантовый эффект, скажем, нейтрино-взаимодействия нейтрино, который, хотя и предсказывается, не может наблюдаться в текущих экспериментах. Я полностью согласен с тем, что структура КМ не зависит от электрического заряда, но эффекты КМ никогда не наблюдаются в действительно незаряженных взаимодействиях.

Каждая частица, взаимодействующая с чем-либо, в некотором смысле заряжена. Мы говорим, что частицы заряжаются при определенном взаимодействии, если на них влияет это взаимодействие, и их заряд показывает, насколько сильно они взаимодействуют.

Но вы, кажется, спрашиваете об электрическом заряде. Тогда одной из идей наблюдаемого явления может быть удержание кварков. Широко распространено (но еще не доказано), что при сильном взаимодействии кварки должны образовывать связанные состояния, подобные протонам или нейтронам. По-видимому, этот факт не упирается в кварки, также имеющие электрический заряд. Но я чувствую, что это немного обман в отношении вашего вопроса, поскольку физические кварки действительно имеют электрический заряд.

Слабое взаимодействие допускает рассеяние нейтрино-нейтрино, опосредованное Z 0 бозон. Эти частицы электрически нейтральны. Но нейтрино достаточно трудно обнаружить как есть, так что, хотя этот процесс и вносит свой вклад, до его обнаружения в эксперименте, скорее всего, далеко.

Изменить после того, как ответ был принят. Интерпретируя ваши «эффекты QM» более широко, я хотел бы предложить

  • Запутанность (из ответа Мартина ниже)
  • Принцип Паули и конденсация Бозе-Эйнштейна
  • Квантование углового момента (ответ PhotonicBoom ниже заставил меня задуматься об этом), а также
  • Принцип неопределенности Гейзенберга

Эти четыре действительны в любой теории квантовой механики, исходя из базовой структуры квантовой механики. (Поскольку они следуют из принципов, согласно которым: состояния являются векторами в гильбертовом пространстве, составные системы описываются тензорными произведениями; частицы могут быть неразличимы и быть фермионами или бозонами; группа вращений [группа Лоренца в релятивистских теориях] действует на гильбертову пространства; наблюдаемые не обязательно коммутируют.) Даже невзаимодействующие частицы должны подчиняться этим принципам.

По крайней мере, запутанность Гейзенберга и конденсацию Бозе-Эйнстена можно наблюдать с атомами, которые электрически нейтральны. Электроны в твердом теле можно достаточно хорошо смоделировать как свободный электронный газ, и тогда очень важен принцип Паули. Оба эти примера все же несколько обманывают, поскольку атомы являются связанными состояниями электромагнитного взаимодействия, которое также удерживает твердое тело вместе и электроны в твердом теле.

Таким образом, есть особенности квантовой механики, применимые к электрически нейтральным частицам, но трудно придумать пример того, как их наблюдать для электрически нейтральных частиц, просто потому, что большинство частиц в нашей Вселенной имеют электрический заряд. Частицы, которые этого не делают, такие как нейтрино и Z 0 бозон, взаимодействуют очень слабо, но в принципе это разрешенное рассеяние с участием только электрически незаряженных частиц.

Спасибо. (я имел в виду электрический заряд). Я тоже не могу думать/найти примеры. Я имею в виду, что, возможно, квантовая механика больше связана с электрическим зарядом, чем это позволяет теория.

Слабые и сильные взаимодействия не связаны с зарядом. Сильные взаимодействия связаны с цветовым зарядом, который отличается от «нормального» заряда. Слабое взаимодействие в основном связано с изменением вкуса.

Что касается ваших квантово-механических эффектов, не зависящих от заряда, у нас есть туннелирование. См., например, эту ссылку.

Примером может служить эксперимент Штерна-Герлаха, все дело в магнетизме и заряженных частицах. Тот факт, что вы измеряете эффект КМ на заряженной частице, не является сюрпризом. В слабом и сильном взаимодействии также всегда участвуют заряженные частицы.
Речь идет о собственном угловом моменте, который не имеет ничего общего с зарядом частицы. Мы используем его заряд, чтобы ускорить его, но результат зависит от нового квантово-механического эффекта — вращения.
Вы должны были бы провести свой эксперимент Штерна-Герлаха с электрически нейтральной частицей, которая все еще обладает магнитным моментом, такой как нейтрон. Но магнитный момент нейтрона исходит от составляющих его кварков, обладающих зарядом. На самом деле и для электрона, если вы восстановите магнитный момент электрона из нерелятивистского предела уравнения Дирака, он будет пропорционален заряду. Ведь происхождение этого термина я е А мю связь в уравнении Дирака.
Значит, Штерн-Герлах не подойдет для нейтрино?
Не для нейтрино, которое не получает петлевых поправок от электромагнитного сектора.
@Robin Вместо этого включил туннелирование, спасибо за исправление!
Я думаю, что у вас есть точка зрения о квантовании углового момента . Это очень квантовый эффект. Конечно, легче всего исследовать это с помощью ЭМ-взаимодействий (как и все остальное!), но вопрос допускал это.