//////

Miesięczne archiwum: Październik 2011

ODLEGŁE OD SIEBIE ELEKTRONY

Przypuśćmy, że mamy dwa elektrony odleg­łe od siebie o kilometr. W jaki sposób dokonują one wymiany fotonów wirtualnych? Foton wy­słany przez jeden z elektronów pędzi z pręd­kością światła do drugiego i zostaje przez nie­go pochłonięty. Jak na świat kwantów, między tymi dwoma zdarzeniami upływa dość długi czas. Mamy tu przecież do czynienia z proce­sem wirtualnym. Energia fotonu powinna być dość mała, ponieważ iloczyn czasu i energii fo­tonu nie może się wiele różnić od In, stałej Plancka. Dla pola fotonowego nie ma tu pro­blemu, ponieważ energia fotonu może być do­wolnie mała. Nie ma żadnych ograniczeń, po­nieważ foton ma zerową energię masy spoczyn­kowej.

ODDZIAŁYWANIE NA SIEBIE

Tak więc dwa elektrony mogą być od­dalone od siebie na dowolną odległość i ciągle brać udział w tej kwantowej grze wymiany, ponieważ zawsze znajdą się fotony wirtualne o  wystarczająco małej energii. Kwant, którego masa spoczynkowa jest różna od zera, nie mo­że mieć energii mniejszej niż energia jego masy spoczynkowej, dlatego też nie może być wy­mieniany w procesie wirtualnym, jeśli czas między jego wysłaniem i pochłonięciem byłby zbyt długi. Cząstki dokonujące tej wymiany nie mogą być zbyt odległe od siebie.Teraz rozumiemy, że cząstki, które uczestni­czą w oddziaływaniu silnym, muszą mieć masę, ponieważ niejako automatycznie zmniejszy ona zasięg ich oddziaływania. Znając ten zasięg, możemy obliczyć masę — jest ona około 200 razy większa od masy elektronu.

RZECZYWISTA MASA CZĄSTEK

Wiadomo, że istnieją cząstki rzeczywiste o takiej masie — są nimi mezony ic (piony). Co więcej, bywają one naładowane dodatnio, naładowane ujemnie lub obojętne elektrycznie. Pozwala to zrozu­mieć ich oddziaływanie zarówno z dodatnio na­ładowanymi protonami, jak i z obojętnymi elektrycznie neutronami. Szczęśliwym więc tra­fem możemy powiązać silne oddziaływanie ją­drowe z polem mezonowym. Protony i neutro­ny uczestniczą w wymianie mezonów wirtual­nych . Jest to zgrabna koncepcja, przy tym dobrze potwierdzona przez doświadczenie. Na nieszczęście istnieją jeszcze  dwa inne ro­dzaje mezonów — mezon K i mezon eta, oby­dwa około 1000 razy cięższe od elektronu i obydwa oddziałujące silnie z nukleonami (protona­mi i neutronami). Czy też są one w jakimś sen­sie wzbudzonymi stanami mezonów Jt?

CIĘŻKIE CZĄSTKI

A cóż możemy powiedzieć o tych wszystkich ciężkich cząstkach powstających w czasie zde­rzeń o wysokiej energii, takich jak hiperon A, hiperon 2, hiperon E i hiperon Q? Wyglądają jak cięższe wersje protonu i neutronu, wyko­rzystajmy więc pole mezonowe do wyjaśnienia oddziaływań między nimi. Jednak w wyko­rzystaniu tego pola nie możemy posuwać się zbyt daleko. Istnieje sporo procesów, w któ­rych uczestniczą hiperony i właśnie mezony, a których nie można wyjaśnić bez odwołania się do jeszcze innego pola kwantowego. Fak­tem jest bowiem, że żaden z hiperonów ani ża­den z mezonów nie jest cząstką trwałą.