Šta je kvantna teorija polja?

Polja

Učimo u školi da su osnovni građevinski blokovi materije čestice. U stvari, često nastavimo da to učimo na univerzitetima gde objašnjavamo da kvarkovi i elektroni čine lego-cigle iz kojih se sve stvari stvaraju.

Ali ova izjava skriva dublju istinu. Prema našim najboljim znanjima o zakonitostima u prirodi, osnovni građevinski blokovi prirode nisu uopće diskretne čestice. Umjesto toga, to su neprekidne supstance poput tečnosti, proširene po cijelom prostoru. Ove objekte zovemo polja.


Najpoznatiji primjeri polja su električno i magnetsko polje. Vrtlozi u ovim poljima dovode do onoga što zovemo svjetlost ili, općenito, elektromagnetski talasi. Polje koje se pojavljuje iz magneta prikazuje se ispod.

Slika: Magnetno polje magneta

Od polja do čestica

Ako pažljivo pogledate na elektromagnetne talase, vidjećete da su napravljeni od čestica zvanih fotoni. Razmak između električnih i magnetnih polja pretvara se u čestice kada uključimo efekte kvantne mehanike.


Ali ovaj isti proces je u igri za sve druge čestice za koje znamo. Postoji, raspršuje se tanko kroz čitav prostor, nešto što se zove elektronsko polje. Zupci polja elektrona se vezuju u snop energije pomoću kvantne mehanike. A ovaj paket energije je ono što zovemo elektronom. Slično tome, postoji polje kvarkova i polje gluona i polje Higgs bosona. Svaka čestica tvoga tijela — zaista, svaka čestica u Univerzumu — je mali vrtlog polja, oblikovana u česticu mehanizmom kvantne mehanike.


Zašto je teorija kvantnog polja teška

Kvantno polje je komplikovan objekat. Djelimično to je zato što sadrži svu fiziku: polje može opisati ogroman broj čestica, u interakciji u nebrojenim različitim načinima. Ipak, čak i prije nego što dođemo do ovih poteškoća, postoji još jedan razlog zbog kog je kvantna teorija polja teška.

Animacija pokazuje kompjutersku simulaciju praznog prostora. To je ono kako izgleda vakum, prostor koji nema sve čestice. Kao što vidite, daleko je od praznog. Veza sa Heisenbergovom nesigurnošću znači da kvantno polje ne može mirno da sjedi. Umjesto toga, pijeni i vrije poput čvrste supe čestica i anti-čestica, konstantno stvorenih i uništenih.


Ova složenost je ono što čini kvantnu teoriju polja teškom. Čak ništa je teško razumjeti u kvantnoj teoriji polja. Kada počnete da dodate čestice, vakuum se na zanimljiv način iskrivljuje. Ovo je teško. Mnoge decenije nakon otkrivanja teorije kvantnih polja, još uvijek smo daleko od razumjevanja svih suptilnosti koje sadrži.

Izvor:http://www.damtp.cam.ac.uk/user/tong/whatisqft.html

 2,135 total views,  4 views today

Arnes K.

Ja sam nastavnik i profesor fizike koji nastoji da ispuni rupe u svom i svačijem znanju kako bi svi bili bolje informisani i mogli da donosimo bolje odluke i živimo bolji život.

Šta vi mislite o ovom? Ostavite vaš komentar i podijelite mišljenje sa svima.

Sva Fizika
%d bloggers like this: