• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Elektrodynamika kwantowa



    Podstrony: 1 [2] [3] [4]
    Przeczytaj także...
    Nagroda Nobla w dziedzinie fizyki, to uznawane za najbardziej prestiżowe wyróżnienie za wybitne osiągnięcia naukowe. Przyznawana jest ona od 1901 roku przez Fundację Noblowską.Teorie pól kwantowych (ang. QFT – Quantum Field Theory) – współczesne teorie fizyczne tłumaczące oddziaływania podstawowe. Są one rozwinięciem mechaniki kwantowej zapewniającym jej zgodność ze szczególną teorią względności.

    Elektrodynamika kwantowa (ang. QED – Quantum ElectroDynamics) jest to kwantowa teoria pola opisująca oddziaływanie elektromagnetyczne. Jest ona kwantowym uogólnieniem elektrodynamiki klasycznej. Elektrodynamika kwantowa wyjaśnia takie zjawiska jak rozszczepianie poziomów energetycznych atomu w polach elektrycznych i magnetycznych oraz zwiększanie się wówczas liczby linii widmowych.

    Szczególna teoria względności (STW) – teoria fizyczna stworzona przez Alberta Einsteina w 1905 roku. Zmieniła ona sposób pojmowania czasu i przestrzeni opisane wcześniej w newtonowskiej mechanice klasycznej. Teoria pozwoliła usunąć trudności interpretacyjne i sprzeczności pojawiające się na styku mechaniki (zwanej obecnie klasyczną) i elektromagnetyzmu po ogłoszeniu przez Jamesa Clerka Maxwella teorii elektromagnetyzmu.Atom – podstawowy składnik materii. Składa się z małego dodatnio naładowanego jądra o dużej gęstości i otaczającej go chmury elektronowej o ujemnym ładunku elektrycznym.

    Elektrodynamika jest abelową (przemienną) teorią pola z cechowaniem, a jej grupą cechowania jest grupa U(1). W ujęciu technicznym można ją opisać jako teorię perturbacyjną elektromagnetycznej próżni kwantowej. Jest to najprostsza i historycznie pierwsza kompletna z istniejących teorii fizycznych oddziaływań fundamentalnych.

    Czteropotencjał, w teorii względności potencjał pola elektrycznego φ oraz potencjał pola magnetycznego A łączy się w czterowektor A zwany czteropotencjałem. Wektory pól E i B są opisywane przez tensor pola elektromagnetycznego, które są opisywane w metryce w szczególnej teorii względności o sygnaturze (+,-,-,-).Mikrofale – rodzaj promieniowania elektromagnetycznego o długości fali pomiędzy podczerwienią i falami ultrakrótkimi, zaliczane są do fal radiowych. W różnych opracowaniach spotyka się różne zakresy promieniowania uznawanego za promieniowanie mikrofalowe, przykładowo od 1 mm (częstotliwość 300 GHz) do 30 cm (1 GHz), częstotliwość = 3·10 ÷ 3·10 Hz, a długości λ = 10 ÷ 0,1 m . Ten zakres pokrywa również pasma UHF oraz EHF (fale milimetrowe).

    Spis treści

  • 1 Historia
  • 2 Spojrzenie Feynmana na elektrodynamikę kwantową
  • 2.1 Wprowadzenie
  • 2.2 Podstawowe konstrukcje
  • 2.3 Amplitudy prawdopodobieństwa
  • 2.4 Propagatory
  • 2.5 Renormalizacja masy
  • 2.6 Konkluzje
  • 3 Opis matematyczny
  • 3.1 Równanie ruchu
  • 4 Diagramy Feynmana
  • 5 Przykłady diagramów Feynmana w elektrodynamice kwantowej
  • 6 Sukcesy
  • 7 Przypisy
  • Działanie – podstawowe pojęcie mechaniki teoretycznej. Wyraża się w jednostkach iloczynu energii i czasu, bądź pędu i drogi. Działanie to całka lagranżjanu układu między dwoma stanami:Grupa – jedna ze struktur algebraicznych: zbiór niepusty, na którym określono pewne łączne działanie dwuargumentowe wewnętrzne, dla którego istnieje element odwrotny do każdego elementu oraz element neutralny. Można powiedzieć, że grupą jest monoid, w którym każdy element ma element odwrotny. Dział matematyki badający własności grup nazywa się teorią grup.

    Historia[]

    Pierwotne sformułowanie mechaniki kwantowej, opisujące oddziaływanie promieniowania z materią, przypisuje się brytyjskiemu naukowcowi Paulowi Diracowi, który w latach dwudziestych XX w. wyznaczył współczynnik emisji spontanicznej atomu.

    Dirac opisał kwantyzację pola elektromagnetycznego jako powiązanie oscylatorów harmonicznych z koncepcją operatorów kreacji i anihilacji cząstek. W następnych latach, dzięki pracom Wolfganga Pauliego, Eugene Wignera, Pascuala Jornada, Wernera Heisenberga i eleganckiemu sformułowaniu elektrodynamiki kwantowej przez Enrico Fermiego, fizycy zaczęli wierzyć, że właściwie można przeprowadzić obliczenia dotyczące każdego fizycznego procesu przebiegającego z udziałem fotonów i cząstek naładowanych. Aczkolwiek późniejsze badania Feliksa Blocha i Arnolda Nordsiecka, oraz Viktora Weisskopfa w 1937 i 1939 wykazały, że takie obliczenia będą miarodajne tylko dla teorii perturbacji pierwszego rzędu - problem, który był już wskazany przez Roberta Oppenheimera. W wyższych rzędach pojawiały się serie nieskończoności, czyniące obliczenia niemożliwymi i stawiające pod znakiem zapytania spójność całej teorii. Wobec braku rozwiązania tego problemu w owym czasie pojawiło się widmo fundamentalnej niekompatybilności mechaniki kwantowej ze szczególną teorią względności.

    Operatory kreacji i anihilacji – operatory stosowane w drugiej kwantyzacji zdefiniowane i działające w przestrzeni Foka (Focka) na stany wielocząstkowe. Operatory te oznaczane są jako:Emisja spontaniczna zachodzi wtedy, gdy elektrony znajdujące się na poziomach wzbudzonych w sposób spontaniczny wracają na niższe poziomy energetyczne, emitując przy tym fotony.

    Problemy z teorią zaczęły narastać pod koniec lat 40.. Postęp technologii mikrofal pozwolił na precyzyjniejsze pomiary przesunięć energetycznych w atomie wodoru, znane obecnie jako przesunięcie Lamba i momentu magnetycznego elektronu. Eksperymenty te jednoznacznie wyeksponowały rozbieżności, których teoria nie potrafiła wytłumaczyć.

    Linia spektralna — ciemna lub jasna linia w jednolitym, ciągłym widmie, powstającą wskutek nadmiaru lub deficytu fotonów (w porównaniu z pobliskimi częstotliwościami) w wąskim zakresie częstotliwości.Mechanika kwantowa (teoria kwantów) – teoria praw ruchu obiektów świata mikroskopowego. Poszerza zakres mechaniki na odległości czasoprzestrzenne i energie, dla których przewidywania mechaniki klasycznej nie sprawdzały się. Opisuje przede wszystkim obiekty o bardzo małych masach i rozmiarach - np. atom, cząstki elementarne itp. Jej granicą dla średnich rozmiarów lub średnich energii czy pędów jest mechanika klasyczna.

    Pierwszą wskazówkę do możliwego rozwiązania podał Hans Bethe. W 1947 roku, gdy jechał tramwajem z Nowego Jorku do Schenectady, po wykładzie na konferencji na Shelter Island, Bethe ukończył pierwsze nierelatywistyczne obliczenia przesunięcia linii atomu wodoru, zmierzonych przez Lamba i Retherforda. Pomimo ich ograniczeń zgodność była ogromna. Pomysł polegał na włączeniu nieskończoności do poprawek na masę i ładunek elektryczny, które są w rzeczywistości skończone, tak aby uzyskać wartości tych wielkości zgodne z eksperymentem. W ten sposób nieskończoności zostały zaabsorbowane przez te stałe, co prowadziło do wartości zgodnych z doświadczeniem. Procedurę tą nazwano renormalizacją.

    Foton (gr. φως – światło, w dopełniaczu – φοτος, nazwa stworzona przez Gilberta N. Lewisa) jest cząstką elementarną, nie posiadającą ładunku elektrycznego ani momentu magnetycznego, o masie spoczynkowej równej zero (m0 = 0), liczbie spinowej s = 1 (fotony są zatem bozonami). Fotony są nośnikami oddziaływań elektromagnetycznych, a ponieważ wykazują dualizm korpuskularno-falowy, są równocześnie falą elektromagnetyczną.Szereg – konstrukcja umożliwiająca wykonanie uogólnionego dodawania przeliczalnej liczby składników. Przykładem znanego szeregu jest dychotomia Zenona z Elei
    Feynman (w środku) i Oppenheimer (z prawej) w Los Alamos.

    Bazując na intuicji Bethe'a i podstawowych pracach Sin-Itiro Tomanagi, Juliana Schwingera, Richarda Feynmana i Freemana Dysona, stało się możliwe otrzymanie formuły w pełni zgodnej z symetrią Lorentza, w której na każdym poziomie perturbacji kwantowej występowały skończone wartości. Za swoją pracę Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger i Richard Feynman zostali razem nagrodzeni nagrodą Nobla z fizyki w 1965 roku.

    Prószyński i S-ka to polskie wydawnictwo prasowe i książkowe, działające w latach 1990-2008, oraz nazwa handlowa, pod którą od początku 2009 ukazują się książki wydawane przez wydawnictwo Prószyński Media.Całka – ogólne określenie wielu różnych, choć powiązanych ze sobą pojęć analizy matematycznej. W artykule rachunek różniczkowy i całkowy podana jest historia ewolucji znaczenia samego słowa całka. Najczęściej przez "całkę" rozumie się całkę oznaczoną lub całkę nieoznaczoną (rozróżnia się je zwykle z kontekstu).


    Podstrony: 1 [2] [3] [4]



    w oparciu o Wikipedię (licencja GFDL, CC-BY-SA 3.0, autorzy, historia, edycja)

    Warto wiedzieć że... beta

    Przestrzeń Hilberta – w analizie funkcjonalnej rzeczywista lub zespolona przestrzeń unitarna (tj. przestrzeń liniowa nad ciałem liczb rzeczywistych lub zespolonych z abstrakcyjnym iloczynem skalarnym), zupełna ze względu na indukowaną (poprzez normę) z iloczynu skalarnego tej przestrzeni metrykę. Jako unormowana i zupełna, każda przestrzeń Hilberta jest przestrzenią Banacha, a przez to przestrzenią Frécheta, a stąd lokalnie wypukłą przestrzenią liniowo-topologiczną. Przestrzenie te noszą nazwisko Davida Hilberta, który wprowadził je pod koniec XIX wieku; są one podstawowym narzędziem wykorzystywanym w wielu dziedzinach fizyki, m.in. w mechanice kwantowej (np. przestrzeń Foka nad przestrzenią Hilberta).
    Schenectady – miasto w USA, w stanie Nowy Jork, nad rzeką Mohawk, w zespole miejskim Albany-Schenectady-Troy. Około 61,4 tys. mieszkańców (2009).
    J. Robert Oppenheimer (ur. 22 kwietnia 1904 w Nowym Jorku, zm. 18 lutego 1967 w Princeton) – amerykański fizyk, profesor na Uniwersytecie Kalifornijskim w Berkeley, dyrektor naukowy Projektu Manhattan – trwającego w czasie II wojny światowej przedsięwzięcia mającego na celu opracowanie pierwszej broni atomowej. Z tego powodu jest nazywany ojcem bomby atomowej.
    Przesunięcie Lamba – niewielka rozbieżność między obserwowanymi doświadczalnie poziomami energetycznymi atomów wodoru a przewidywaniami równania Diraca, odkryta w 1947-1952 przez Willisa Lamba i jego studenta Roberta C. Retherforda.
    W teorii względności pole elektryczne i pole magnetyczne nie są opisywane jako osobne wektory w trójwymiarowej przestrzeni, lecz są składowymi czterowymiarowego antysymetrycznego tensora drugiego rodzaju (czyli po prostu 4x4) zwanego tensorem pola elektromagnetycznego. Tensor ten definiuje się przez pochodne czteropotencjału przy sygnaturze tensora metrycznego w szczególnej teorii względności (+,-,-,-) jako:
    Los Alamos National Laboratory - laboratorium naukowe położone w pobliżu miasteczka Los Alamos w amerykańskim stanie Nowy Meksyk. Organizacyjnie podlega Departamentowi Energii Stanów Zjednoczonych. W pracach badawczych współpracuje z Uniwersytetem Kalifornijskim. Zatrudnia ponad 9000 pracowników, a jego roczny budżet to około 2,2 mld dolarów. Ośrodek prowadzi badania nad wieloma dziedzinami nauki, między innymi nad wykorzystaniem energii słonecznej i jądrowej do celów pokojowych. Jego rola w badaniach nad bronią nuklearną skupia się głównie na przeprowadzaniu komputerowych symulacji wybuchów jądrowych. Znajduje się tu superkomputer Roadrunner, który w 2008 roku jako pierwszy superkomputer w historii osiągnął wydajność ponad 1 PFLOPS.
    Macierze γ, macierze Diraca - zbiór czterech macierzy { γ 0 , γ 1 , γ 2 , γ 3 } {displaystyle left{gamma ^{0},gamma ^{1},gamma ^{2},gamma ^{3} ight}} będących bazą przestrzeni macierzy kwadratowych 4x4 nad ciałem liczb zespolonych M 4 × 4 ( C ) {displaystyle M_{4 imes 4}(mathbb {C} )} , stosowanych w relatywistycznej mechanice kwantowej.

    Reklama