Дополнительные характеристики частиц.

Для описания нерелятивистских частиц в рамках квантовой механики недостаточно тех величин, которые известны по классической механике. Пришлось ввести новые понятия. Одно из них – спин(S). Величина не связана ни с одной из классических величин. Это собственный момент вращения частицы или системы. Момент импульса – векторное произведение радиуса вектора на импульс. Величина характеризует вращение тела или системы. Спин – собственный момент вращения. Можно перейти в любую систему отсчета, и импульс не исчезнет.

Есть уравнение Шредингера, описывающее релятивистское вращение квантовых частиц.

S=h*j

j =0;0.5; 1;1,5,2

если частица со спином 0, то нет дополнительных степеней свободы, а если спин 0,5, то 2 степени свободы. Частицы со спином 0 – скалярные частицы.

Если взять частицу со спином 1, число степеней свободы =3

Есть частицы с полуцелым спином (0,5; 1,5 итп) это фермионы (векторные частицы). Частицы с целым спином (1; 2;, итп) – бозоны.

Чем больше значение спина, тем больше характеристик.

Разному спину соотв. разное число состояний.

Есть принцип запрета Паули:

2 Фермиона не могут находиться в одном квантовом состоянии (квантовые координаты и квантовые числа).

При проявлении квантовых свойств фермионы и бозоны ведут себя по-разному.

Отсутствие запрета Паули для бозонов, много этих частиц будут уходить в состояние когда они не создают давления.

Кроме спина внутренние квантовые числа еще: цвет, изоспин, но спн – самое известное неклассическое свойство частиц, присущее всем частицам.

Релятивистское уравнение

Неквантовая мех. не может описывать частицы, движущиеся с большой скоростью. В итоге Паули написал релятивистское уравнение для описания электронов. Сейчас его не используют, но на то время это было достижением.

Первым проявлением из этого уравнения появилось то, что принято называть античастицами. Уравнение подразумевало, что можно получать решение с энергией больше о, но был класс, который содержал решения меньше нуля. Наличие решений с отриц. энергией соответствует «дырке» - отсутствию электронов. В этом пространстве есть некая частица с такими же свойствами как у электронов, но с положительным зарядом (электроны с положительным зарядом) – позитрон – АНТИЧАСТИЦЫ.

Не все античастицы проименованы. Для протонов и др. античастицы указываются черточкой сверху.

Виртуальные частицы в квантовой теории Поля

Взаимопревращаемсть – основное свойство частиц.

Общ.метод описания частиц получил назв. КВАНТОВАЯ ТЕОРИЯ ПОЛЯ. (КТП)

Это метод описания релят. Частиц их взаимодействия.

Основное отличие квантов.взаимод.от классич. – класс. Проявляется как взаимод. частиц.

Помимо силового воздействия, воздействие может включать преврашене одних частиц в другие. Превращение идет по определенным правилам.

Было открыто свойство превращения частиц в другие.

Элементарные частицы – частицы, которые невозможно разложить на составные части.

Известно около 500 элементарных частиц.

Попытка упростить структуризацию веществ привела к тому, что в 4 или 5 раз больше появилось элем.частиц.

КТП позв-т описывать взаимопревращения (все это взаимодействия).

Вводится некое поле частиц с помощью квантовых эсцеляторов (маятников).в каждой точке пространства делается квантовый эсцелятор. В КТП эсцеляторы рассм. С т.з. рождения и уничтожения частиц. У эсцелятора есть энергия, не = 0.

Бесконечное знач-е энергии м.б. выброшено и бесконечность можно условно принять за некий ноль. Возбуждение любого эсцелятора интерпретируется как рождение новой частицы с некоторым значением энергии.