После нескольких вопросов о виртуальных частицах на этом веб-сайте наиболее популярный консенсус (по крайней мере, на PSE), похоже, заключается в том, что они являются не чем иным, как удобным способом выражения пертурбативного расширения, и поэтому не следует слишком много в них читать.
Однако другие источники, такие как здесь, выдвигают аргументы о виртуальных частицах, которые говорят, что даже «настоящие» частицы могут быть виртуальными в зависимости от «какого масштаба» вы выполняете расчет, с классическим примером: «в процессе поглощения фотона, испускаемого Альфой Центавра. с нашей точки зрения, фотон — это виртуальная частица (вероятно, потому что вы можете описать его с помощью внутренней ветви диаграммы Фейнмана).
Кажется, это не согласуется с моей нынешней интуицией, что виртуальные частицы — это всего лишь артефакты пертурбативного расширения. Для меня этот процесс не является взаимодействием между частицами Альфы Центавра и частицами в моем глазу (которое можно рассчитать, разложив его на виртуальные частицы), а представляет собой процесс, при котором реальный фотон излучается и транспортируется, а затем поглощается.
Как бы вы ответили на это?
Часть меня думает, что если бы формула LSZ и асимптотические состояния ( см. здесь ) подробно обсуждались во вводных книгах по КТП вместо небрежного изложения, которое обычно дается (если вообще дается), вся эта путаница вокруг виртуальных частиц была бы значительно уменьшена.
КТП — это просто бесконечномерная КМ, а в КМ все, что у вас есть, — это состояния и гамильтониан. Больше ничего. «Виртуальным» состояниям негде спрятаться.
Фотон, который путешествует от альфы Центавра к вашему глазу, — это настоящий фотон, конец истории. Маленький волновой пакет фотона, свободно путешествующего в пространстве, соответствует состоянию, распознаваемому в гильбертовом пространстве.
Редактировать:
Я приглашаю вас внимательно прочитать сообщение в блоге Мэтта Страсслера, которое вы опубликовали, потому что я полностью согласен с точкой зрения, которую он продвигает.
Читая сейчас, мне пришло в голову, что в каком-то смысле разница между частицей и виртуальной частицей вообще не имеет отношения к квантовой механике, но даже присутствует в классической физике. Возьмем, к примеру, Maxwell E&M. Кулон поле, окружающее заряд, непосредственно отвечает за притяжение зарядов на расстоянии. Однако световых волн в этом растворе нет. Световые волны создаются, когда заряд покачивается. Это создает распространяющийся поле. Гриффитс в своем учебнике E&M приводит небольшую аналогию, говоря, что Кулоновское поле похоже на мух, жужжащих возле мусоровоза, но если группа этих мух отделяется и улетает в каком-то случайном направлении, это излучение, также известное как «свет».
В классическом Maxwell E&M существует только и поле. Некоторые из этих решений мы отождествляем со световыми волнами (небольшие распространяющиеся синусоидальные волны), но НЕ со всеми решениями! Световые волны отсутствуют в Решение кулоновского потенциала, и ЭТО решение в основном отвечает за притяжение зарядов.
Просто и поля — это все, что существует в классическом Э&М, гильбертово пространство — это все, что существует в КТП. Иногда состояние в гильбертовом пространстве имеет естественную интерпретацию как состоящее из состояний частиц, например фотон, испускаемый альфа Центавра, движущийся по космосу, но не каждое состояние можно понять с точки зрения частиц. Грубо говоря, я думаю, что следующая аналогия является довольно хорошей:
Частица : Виртуальная частица = Световая волна : Кулоновское поле.
(Однако не слишком увлекайтесь этой аналогией. Как комментирует ACuriousMind, « Штрасслер немного играет в словесную игру и использует «виртуальную частицу» как синоним «промежуточного состояния, которое не является чистой частицей» способом, отличным от «внутренняя линия на диаграмме Фейнмана». Я думаю, что это также справедливый подход, и он действительно лучше объясняет, что такое, черт возьми, виртуальная частица.)
Также ответ @Deschele Schilder, похоже, несколько не согласен с вашим, как бы вы отреагировали на разницу?
Нужно точно помнить, когда применяется формула LSZ, потому что именно тогда все это рассеяние и диаграмма Фейнмана вступают в игру. LSZ актуален, когда у вас есть широко разнесенные волновые пакеты, которые значительно перекрываются в некоторой пространственной области, называемой «зоной взаимодействия» ( см. ответ и изображение здесь ). Теперь, когда Альфа Центавра испускает фотон, вы получаете широко разнесенный волновой пакет, покидающий звезду. Другими словами, фотон, покидающий альфу Центавра, уже является "внешней ветвью" создавшего его процесса.
Кроме того, с философской точки зрения, почему электрон в вашем глазу должен быть более реальным, чем фотон, который его возбудил? Кто сказал, что возбужденные электроны — это «настоящее» измерение, а фотоны — всего лишь виртуальные? Не могли бы вы сказать, что единственный способ обнаружить электроны — это излучение и поглощение фотонов ? Мне кажется, что получается довольно мерзкая игра в курицу и яйцо.
Буду ли я прав, если скажу, что если бы вы хотели рассчитать взаимодействие между электроном на Альфе Центавра и электроном в вашем глазу, вы бы получили «виртуальные фотоны» в расчетах КЭД, но это расчет совершенно отдельного процесса от реального. процесс поглощения фотонов в моем вопросе?
Это хороший вопрос, и я не думаю, что вы были бы правы, если бы сказали это. Во-первых, электрон в вашем глазу связан с атомом на своей собственной орбите и не является свободным электроном. Так что на самом деле правильная диаграмма Фейнмана, вероятно, будет включать атом, поглощающий фотон и переходящий в возбужденное состояние. Кроме того, в космосе есть множество вещей, которые вы должны учитывать, поэтому я также полагаю, что эффекты декогеренции окажут большое влияние на фотон в его путешествии.
На мой взгляд, наиболее технически правильным подходом было бы излучать фотон как внешнюю часть какого-то процесса излучения на альфа Центавра, затем позволить ему путешествовать как честной частице, а затем нарисовать отдельную диаграмму Фейнмана для процесса поглощения. по атому. Я думаю, что такая трактовка имеет более сильную основу в фактической формуле LSZ, откуда берется весь этот материал о рассеянии частиц, когда вы приступите к нему.
Это безумие, как я, кажется, вижу, как подобные идеи распространяются людьми с довольно большим образованием в области физики.
Я думаю, что тот факт, что физики с высоким уровнем образования сильно расходятся во мнениях относительно интерпретации и языка, становится менее безумным, чем более высокообразованных физиков вы встречаете.
Такое же замечание я читал в книге Дэвида Гриффитса «Введение в элементарные частицы». И в принципе он прав. Все фотоны, оказавшиеся между событием испускания и событием поглощения, являются виртуальными. Фотон, испускаемый Альпа Центавра и поглощаемый вашим глазом, виртуален. Вы не можете его наблюдать, потому что если вы его наблюдаете, то он больше не сможет достичь вашего глаза. В этом смысле он виртуален. Однако фотон очень близок к реальному, потому что его также можно рассматривать как одну часть диаграммы Фейнмана. Ноги этих диаграмм считаются реальными частицами. Итак, фотон. Вы также можете рассматривать взаимодействие между электроном на Альфе Центавра и электроном в вашем глазу как реакцию между двумя электронами, опосредованную фотоном. Фотон в этом случае — виртуальная частица, а два электрона — настоящие. Фотон очень близок к реальной частице. Он держится долго, а значит, близок к своей массовой оболочке. Точно так же вы можете назвать и электроны виртуальными, т.е. если они будут аннигилированы при встрече с позитроном.
В контексте квантовой теории поля ответ гораздо сложнее (о частицах и речи быть не может), но, думаю, в этом контексте достаточно картинки.
Фотоны описываются распространяющимися волнами и подчиняются релятивистскому соотношению энергии-импульса. Виртуальные фотоны — это всего лишь фурье-компоненты нераспространяющегося или ближнего поля.
Джерри Ширмер
Рококо
Алекс Гауэр
Любопытный Разум
Алекс Гауэр
Нихар Карве