Site Sponsors
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Εξετάζοντας το Best-όμως Θεωρία της Φύσης

Published on June 24, 2010 at 9:26 PM

Η καλύτερη θεωρία για την εξήγηση της υποατομικό κόσμο, πήρε την έναρξή του το 1928, όταν θεωρητικός Paul Dirac συνδυασμό κβαντομηχανική με την ειδική σχετικότητα για να εξηγήσει τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων. Το αποτέλεσμα ήταν σχετικιστική κβαντική μηχανική, η οποία έγινε ένα σημαντικό συστατικό σε κβαντική θεωρία πεδίου. Με μερικές παραδοχές και ad hoc ρυθμίσεις, κβαντική θεωρία πεδίου έχει αποδειχθεί αρκετά ισχυρό ώστε να αποτελέσει τη βάση για το Καθιερωμένο Πρότυπο των σωματιδίων και των δυνάμεων.

Δύο αντίθεση με ακτίνες λέιζερ, πανομοιότυπες, με εξαίρεση πόλωση, προσπάθεια να διεγείρει απαγορεύεται δύο φωτονίων μεταβάσεις σε μια ακτίνα των ατόμων του βαρίου. (Damon Εικόνα αγγλικά)

"Ακόμα κι έτσι, πρέπει να υπενθυμιστεί ότι το Καθιερωμένο Πρότυπο δεν είναι μια τελική θεωρία όλων των φαινομένων, και είναι ως εκ τούτου εγγενώς ατελή», λέει ο Ντμίτρι Budker, ένας επιστήμονας του προσωπικού της Πυρηνικής Επιστήμης Division του Υπουργείου Εξωτερικών των ΗΠΑ Lawrence Berkeley Ενέργειας National Laboratory και ένας καθηγητής της φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Μπέρκλεϋ.

Budker έχει από καιρό ενδιαφέρονται για τις δοκιμές ευρέως αποδεκτή ερεισμάτων της φυσικής θεωρίας στα όριά τους. Στην 25η Ιουνίου ζήτημα της Physical Review Letters, ο ίδιος και οι συνεργάτες του έκθεση το πιο αυστηρές δοκιμές ακόμα μια θεμελιώδη παραδοχή για το πώς τα σωματίδια συμπεριφέρονται στην ατομική κλίμακα.

Γιατί χρειαζόμαστε το spin-στατιστικές θεώρημα

«Δοκιμάσαμε ένα από τα σημαντικότερα θεωρητικά πυλώνες της κβαντικής θεωρίας πεδίου, το spin-στατιστικές θεώρημα», λέει ο Ντέιμον αγγλικά, πρώην φοιτητής Budker και ένας μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Τμήμα της UC Φυσικής, που ηγήθηκε του πειράματος. «Ουσιαστικά, ζητήσαμε, είναι φωτόνια πραγματικά τέλεια μποζόνια;"

Η spin-στατιστικά θεώρημα υπαγορεύει ότι όλα τα θεμελιώδη σωματίδια πρέπει να ενταχθεί σε μία από φερμιόνια δύο τύπους, ή μποζόνια. (Τα ονόματα προέρχονται από τις στατιστικές, στατιστική Fermi-Dirac και Bose-Einstein στατιστικά στοιχεία, που εξηγούν τις αντίστοιχες συμπεριφορές τους.)

Δεν υπάρχουν δύο ηλεκτρόνια μπορούν να βρίσκονται στην ίδια κβαντική κατάσταση. Για παράδειγμα, δεν υπάρχουν δύο ηλεκτρόνια σε ένα άτομο μπορεί να έχει όμοια σύνολα κβαντικών αριθμών. Οποιοσδήποτε αριθμός μποζόνια μπορούν να καταλάβουν την ίδια κβαντική κατάσταση, ωστόσο? Μεταξύ άλλων φαινομένων, αυτό είναι που κάνει ακτίνες λέιζερ είναι δυνατόν.

Τα ηλεκτρόνια, νετρόνια, πρωτόνια, και πολλά άλλα σωματίδια της ύλης είναι φερμιόνια. Μποζόνια είναι αναμφισβήτητα μικτή δέσμη που περιλαμβάνει τα φωτόνια της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης, τα μποζόνια W και Z της ασθενούς δύναμης, όπως και τα σωματίδια της ύλης ως πυρήνες δευτερίου, μεσόνια π, και μια σειρά άλλων. Δεδομένης της πανδαιμόνιο σε αυτό το ζωολογικό κήπο των σωματιδίων, παίρνει το spin-στατιστικές θεώρημα για να πει τι είναι ένα fermion και τι είναι ένα μποζόνιο.

Ο τρόπος για να τους πω είναι χώρια από την περιστροφή τους - δεν είναι η κλασική γύρισμα μιας στροβιλίζεται κορυφή, αλλά εγγενή στροφορμή, μια έννοια κβαντική. Κβαντικό σπιν είναι είτε integer (0, 1, 2 ...) ή μισή ακέραιος, μονό αριθμό των μισών (1 / 2, 3 / 2 ...). Τα μποζόνια έχουν ακέραιο spin. Τα φερμιόνια έχουν το ήμισυ ακέραιο spin.

«Υπάρχει μια μαθηματική απόδειξη των spin-στατιστικά θεώρημα, αλλά είναι τόσο δυσνόητο πρέπει να είσαι επαγγελματίας θεωρητικός κβαντικό πεδίο για να το καταλάβει», λέει ο Budker. "Κάθε προσπάθεια να βρεθεί μια απλή εξήγηση έχει αποτύχει, ακόμα και από τους επιστήμονες και καταξιωμένοι όπως ο Richard Feynman. Η απόδειξη είναι η ίδια που βασίζεται σε υποθέσεις, ορισμένες σαφείς, ορισμένες ανεπαίσθητες. Γι 'αυτό πειραματικές δοκιμές αυτές είναι απαραίτητες. "

Λέει αγγλικά, "Αν επρόκειτο να γκρεμίσουμε τα spin-στατιστικά θεώρημα, ολόκληρο το οικοδόμημα της κβαντικής θεωρίας πεδίου, θα έρθει συντρίβοντας κάτω μαζί της. Οι συνέπειες θα είναι ριζικές, που επηρεάζουν τις υποθέσεις μας για τη δομή του χωροχρόνου και της αιτιότητας, ακόμη και η ίδια. "

Σε αναζήτηση απαγορεύεται μεταβάσεων

Αγγλικά και Budker, σε συνεργασία με Valeriy Yashchuk, ένας επιστήμονας προσωπικό Πηγή Advanced Light Berkeley Lab, που ορίζονται για τη δοκιμή των θεώρημα, χρησιμοποιώντας ακτίνες λέιζερ για να διεγείρουν τα ηλεκτρόνια στα άτομα βαρίου. Για πειραματιστές, τα άτομα βαρίου έχουν ιδιαίτερα βολικό δύο φωτονίων μεταβάσεις, κατά την οποία δύο φωτόνια απορροφώνται ταυτόχρονα και από κοινού να συμβάλλει στην άρση ηλεκτρόνια ενός ατόμου σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση.

Last Update: 19. October 2011 16:38

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit