Кинетические модели электромагнитных волнГибель Арала - следствие глобального потепления, или уничтожения лесов?Странности черных дырОб ускорении расширения ВселеннойВоенная база на Луне Часть 2Военная база на Луне Часть 1О яблонях на МарсеОпределение ускорения свободного падения на поверхности планет с помощью количества гравитации ПК вопросу о физическом смысле гравитационной постоянной и массы Моё видение мира или альтернативная теория Вселенной. Гипотезы. (Сборник статей). Часть 2Моё видение мира или альтернативная теория Вселенной. Гипотезы. (Сборник статей). Часть 1Свет и его физические модели [Часть 3]Свет и его физические модели [Часть 2]Свет и его физические модели [Часть 1]Законы гравитации поиски физического смысла [Часть 2]Законы гравитации поиски физического смысла [Часть 1]В защиту статьи Кулигина «Физика и философия физики»Скорость света (Часть 3)Скорость света (Часть 2)Скорость света (Часть 1)Отклик на статью «О гравитационных волнах»Жить под звездами (интервью с Канаевым И.И.)Почти Армагеддон (интервью с член-корреспондентом РАН Финкельштейн А.М.)Разум как космическое явлениеЗарождение новых поколений интеллектуальных систем различных уровнейО гравитации и волнах [Часть 2]О гравитации и волнах [Часть 1]Заметка о возрасте ВселеннойМир пульсирующих вселенныхОбъяснение природы красного смещения и корпускулярно-волнового дуализма светаГипотеза эволюции фотонаСолнечная система и атом живут по одним законам КеплераУниверсальный ориентир или возвращение в натуральную философиюМагическое число Кеплера или тайна массы и гравитации.Тунгусский метеорит космический айсбергФаэтон был обитаем. Панспермия с Фаэтона."Тёмная" энергия и "тёмная" материя Вселенной [Часть 2]"Тёмная" энергия и "тёмная" материя Вселенной [Часть 1]Загадка анизотропии «реликтового» излученияИнтерпретация астрофизических наблюденийТеорема неабсолютных копий [Часть 3]Теорема неабсолютных копий [Часть 2]Теорема неабсолютных копий [Часть 1]Гравитация с точки зрения общей теории поля [Часть 2]Гравитация с точки зрения общей теории поля [Часть 1]Экзамен на разумность [Часть 13]Экзамен на разумность [Часть 12]Экзамен на разумность [Часть 11]Экзамен на разумность [Часть 10]Экзамен на разумность [Часть 9]Экзамен на разумность [Часть 8]Экзамен на разумность [Часть 7]Экзамен на разумность [Часть 6]Экзамен на разумность [Часть 5]Экзамен на разумность [Часть 4]Экзамен на разумность [Часть 3]Экзамен на разумность [Часть 2]Экзамен на разумность [Часть 1]Марс в изображениях [Часть 10]Марс в изображениях [Часть 9]Марс в изображениях [Часть 8]Марс в изображениях [Часть 7]Марс в изображениях [Часть 6]Марс в изображениях [Часть 5]Марс в изображениях [Часть 4]Марс в изображениях [Часть 3]Марс в изображениях [Часть 2]Марс в изображениях [Часть 1]Кое-что о гравитации и антигравитацииИнфракрасная солнечная системаФизическая природа и вселенское распространение «кометных заводов» или облако ОортаТретья гипотеза происхождения пояса астероидовК вопросу о возможности межзвездных полетовПоправка к закону всемирного тяготения Исаака Ньютона Часть 3Поправка к закону всемирного тяготения Исаака Ньютона Часть 2Объект "Фараон" [Часть 2]Объект "Фараон" [Часть 1]Физика ядерного взрываРабота солнцаДва способа расчета «плотности» тёмной материиПрирода вулканизма и землетрясений близкаяОбразование и развитие планеты Земля [Часть 2]Образование и развитие планеты Земля [Часть 1]Ничто не вечноЗакон охлаждения электромагнитного излучения"Большой взрыв" отменяется?Моделирование орбитального движения спутника Юпитера Пасифе с использованием ОУГВ [Часть 2]Моделирование орбитального движения спутника Юпитера Пасифе с использованием ОУГВ [Часть 1]Поправка к закону всемирного тяготения Исаака НьютонаВ мире гравитационного равновесияФеномен крутильных весов: энергия получаемая при взаимодействии с временем.Математический крах постулата Эйнштейна [Часть 2]Математический крах постулата Эйнштейна [Часть 1]Что такое "Суперструны"? [Часть 2]Что такое "Суперструны"? [Часть 1]Задача Коши для волнового уравнения не имеет единственного решенияТеорема Карно, или II закон термодинамики [Часть 2]Теорема Карно, или II закон термодинамики [Часть 1]Рецензия на статью "Физика и философия физики" [Часть 2]Рецензия на статью "Физика и философия физики" [Часть 1]Задача Кеплера [Часть 2]Задача Кеплера [Часть 1]Физика и философия физики [Часть 9]Физика и философия физики [Часть 8]Физика и философия физики [Часть 7]Физика и философия физики [Часть 6]Физика и философия физики [Часть 5]Физика и философия физики [Часть 4]Физика и философия физики [Часть 3]Физика и философия физики [Часть 2]Физика и философия физики [Часть 1]Безинерциальные заряды и токи [Часть 6]Безинерциальные заряды и токи [Часть 5]Безинерциальные заряды и токи [Часть 4]Безинерциальные заряды и токи [Часть 3]Безинерциальные заряды и токи [Часть 2]Безинерциальные заряды и токи [Часть 1]Смещение Доплера в гравитационном поле [Часть 2]Смещение Доплера в гравитационном поле [Часть 1]Космический двигатель третьего тысячелетия [Часть 2]Космический двигатель третьего тысячелетия [Часть 1]О побочном событии в лабораторном эксперименте [Часть 6]О побочном событии в лабораторном эксперименте [Часть 5]О побочном событии в лабораторном эксперименте [Часть 4]О побочном событии в лабораторном эксперименте [Часть 3]О побочном событии в лабораторном эксперименте [Часть 2]О побочном событии в лабораторном эксперименте [Часть 1]О побочном событии в лабораторном эксперименте [От автора]Существует ли ... тринадцатая планета Солнечной системы!Открытие в астрономии подтверждает существование антигравитирующего вакуума [Часть 3]Открытие в астрономии подтверждает существование антигравитирующего вакуума [Часть 2]Открытие в астрономии подтверждает существование антигравитирующего вакуума [Часть 1]Что такое "Суперструны"? [Часть 2] Рассмотрение возможных решений в одномерном случае очень похоже на решение задачи и колебаниях струны в случае бесконечного потенциала (потенциального барьера):На левом рисунке изображены волновые функции, соответствующие первым трем энергетическим состояниям, на правом - их вероятности. Очевидно, что второму энергетическому состоянию соответствует две волновые функции, "антисимметричные" друг другу.Это можно интерпретировать, как "полуцелый" спин. Конечно же, "размазанная" вероятность не означает "расползания" элементарной частицы в пространстве, частица может быть точкой, но частоты каких-либо событий, с помощью которых мы можем измерить ее координаты, при бесконечном наборе статистики стремятся к найденной вероятности.Как следствие свойства неразрывности волновой функции и ее производных в случае "барьерного" потенциала конечной величины мы получаем неожиданный для обыденного сознания факт, что рассматриваемую частицу можно встретить в любой точке пространства, только с различной вероятностью. Это для состояний с положительной энергией означает потерю устойчивость системы":Иначе говоря, частица в состоянии с положительной энергией (полной) рано или поздно окажется "за барьером", т.е. освободится. Величина этой вероятности зависит от многих параметров, но, главное, растет с увеличением энергии состояния и уменьшением толщины потенциального барьера. Это явление с успехом объясняет факты различного рода распадов, как ядер атомов, так и "элементарных" частиц.Но самые поразительные факты были получены при решении уравнения Шредингера по отношению к атому водорода (это полный аналог задачи Кеплера для квантовой механики).Во-первых, энергетические состояния описываются формулой, ранее полученной Н. Бором полуэмпирически (формула Бора):En= - R / n2гдеn- номер уровня (орбиты),n = 1, 2, 3, k ; R- постоянная Ридберга;n принято называть главным квантовым числом. Комбинаторика этих состояний определяет местоположение спектральных линий атома. (Для интересующихся отмечу, что интенсивности спектральных линий связаны с вероятностями таких переходов, т.е. константами релаксации, которые можно рассчитать, например, при помощи техники символов Клебша-Гордана.)Во-вторых, каждое энергетическое состояние вырождено, т.е. в нем может одновременно находиться несколько электронов. Это связано с существованием других квантовых чисел, связанных с орбитальным моментом и спином.Под спином следует понимать собственный момент вращения частицы, который ни в коем случае нельзя рассматривать, как механическое вращение, это чисто квантовое свойство, не имеющее классического аналога. Оказалось, что по спину все элементарные частицы можно разделить на два принципиально различных класса - с целым спином (0, 1, 2, 3, ), например, фотон, имеющий спин 1; и с полуцелым (1/2, 3/2, 5/2, ), например, электрон, имеющий спин 1/2. Исходя из статистических свойств этих классов, первые называют бозонами (статистика Бозе-Эйнштейна), а вторые фермионами (статистика Ферми-Дирака). Других вариантов не существует. Природа окружающего нас мира оказалась такова, что любое количество бозонов может одновременно находиться в одном квантовом состоянии, а фермионов - нет. Это свойство фермионов называют принципом запрета В. Паули.Однако нам необходимо понять еще один непреложный факт, следующий из характера квантовых взаимодействий - если, например, электрон имеет полный спин 1/2, то при любом взаимодействии его проекция на любую координатную ось может принять значение как +1/2, так и -1/2. Именно это свойство называют спиновым вырождением, так как оно приводит к возможности существования, по крайней мере, двух электронов в любом квантовом состоянии.Учет же орбитальных моментов привносит свой собственный вклад в степень вырождения квантовых состояний атомарной системы. Какой же? Оказалось, что кроме главного и спиновых квантовых чисел нам необходимо число, характеризующее полный орбитальный момент. Обозначим егоL . А также его проекция на любую координатную ось -l . (Полную степень вырождения в атомных системах называют Кулоновским вырождением, связанную с характером потенциала. Любой другой вид потенциала взаимодействия приводит к меньшей степени вырождения.)В результате решения уравнения Шредингера получается, что орбитальный момент может принимать значенияL = 0, 1, 2, , n-1;а проекция момента -l = 0, a1, a2, aL.К каким это приводит результатам? Так, еслиn=1, L=0, l=0.С учетом спина мы имеем всего 2 состояния (s-орбиталь).Дляn = 2 орбитальный момент может принять значения 0 и 1. ЕслиL=0, мы имеем два уже известных состояния s-орбитали. Но приL = 1проекция может принять уже 3 различных значения:-1, 0, +1.Учет спина приводит к возможным 6 состояниям (p-орбиталь). Следовательно, на второй оболочке одновременно могут находиться 8 электронов (2s 6p).Дляn = 3получается 2s, 6p и 10d (дляL = 2имеется 5 возможных проекций -2, -1, 0, 1, 2), суммарно - 18.И так далее Нетрудно заметить, что из анализа состояний атома водорода совершенно неожиданно следует правило заполнения оболочек, т.е. полностью объясняется устройство периодической системы Д.И.Менделеева (Вот где торжество принципа дополнительности!)А на чем же основан механизм взаимодействия элементарных частиц?Дело в том, что еще в нерелятивистском случае был известен механизм так называемого вторичного квантования, основанный на операторах рождения-уничтожения, которые объясняли механизм поведения "квазичастиц", например, фононов - квантов колебаний кристаллической решетки. С помощью этого механизма Бардиным, Шриффером и Купером было объяснено явление сверхпроводимости, открытой Камерлинг-Оннесом еще в 1911 году. Суть объяснения сводится к тому, что при низких температурах обмен фононами приводит к эффективной силе притяжения между электронами с противоположно направленными спинами, тогда как их электрические заряды хорошо экранируются поляризацией связанных состояний решетки. Образованная таким образом Куперовская пара имеет нулевой спин и не может рассеиваться на узлах кристаллической решетки, следовательно, двигается по кристаллу вообще без какого-либо сопротивления.В результате анализа возможных решений релятивистского квантового уравнения - уравнения Дирака - оказалось, что метод вторичного квантования с необходимостью должен быть применен и к самим элементарным частицам (нет никаких оснований отбрасывать получающиеся состояния). Так в самом начале был на кончике пера открыт позитрон - зеркальная относительно электрона положительно заряженная элементарная частица.Затем Ричард Фейнман предложил использовать наглядную диаграммную технику (диаграммы Фейнмана), с помощью которой можно было легко "угадать" возможные направления процессов взаимодействия. Оставалось только посчитать матричные элементы, чтобы получить относительн
■ ■ ■ ■
ASTROLAB.ru - Статьи - Что такое "Суперструны"? [Часть 2]
Комментариев нет:
Отправить комментарий