Dirac kwuru. Dirac akụkụ. Kwantum ubi Ozizi

Isiokwu a na-elekwasị anya na-arụ ọrụ nke Paul Dirac akụkụ nke ukwuu mma na kwantum arụzi. Ọ na-akọwa isi banye n'eluigwe dị mkpa ịghọta n'ụzọ anụ ahụ pụtara nke akụkụ, nakwa dị ka ụzọ nke ya ngwa.

Science na ndị ọkà mmụta sayensị

Onye na-adịghị metụtara sayensị, ọ bụ ihe ọmụma mmepụta usoro na ụfọdụ kpokọtara utịp. Ndị ọkà mmụta sayensị, na echiche nke ndị - ya crank nke dị n'ụkwụ na-ekwu okwu a iju asụsụ na ubé mpako. Imete ndị na-eme nchọpụta, n'ebe dị anya n'ebe ndị ọkà mmụta sayensị mgbe otu o kwuru na ya aghọtaghị ihe physics na ụlọ akwụkwọ. N'ihi ya nwoke nọ n'okporo ámá na-ewusiri ike anya n'ebe ihe ọmụma sayensị, na-arịọ ndị ọzọ gụrụ akwụkwọ interlocutor na-ekwu okwu mfe ọzọ kensinammuo. N'ezie Paul Dirac akụkụ anyị na-atụle, nabatara dị ka mma.

elementrị ahụ

Ọdịdị nke ihe na-mgbe ụtọ ọchịchọ ịmata uche. Na Gris oge ochie, ndị mmadụ chọpụtara na marble nzọụkwụ, nke were a ọtụtụ ụkwụ, mgbanwe udi karịrị oge, na-atụ aro: onye ọ bụla ụkwụ ma ọ bụ sandal eburu ya a obere bit nke okwu. A ọcha kpebiri na-akpọ "atọm", nke ahụ bụ "indivisible". Aha anọgide, ma ya tụgharịa na-edebe ahụ na-eme ka atọm - otu compound, mgbagwoju. Ndị ahụ na-akpọ elementrị. Ọ na-raara onwe ha nye na-arụ ọrụ ha Dirac akụkụ nke kwere bụghị naanị kọwaa atụ ogho nke ihe elektrọn, ma na-atụ aro ọnụnọ nke antielectron.

Wave-urughuru duality

Mmepe nke technology photos ke mbubreyo iri na itoolu na narị afọ, chọrọ bụghị naanị ejiji nke imprinting onwe ya, nri na nwamba, ma na-akwalite ahụ, ohere nke sayensị. Ebe natara ndị dị otú ahụ a kemfe ngwá ọrụ dị ka a ngwa ngwa picture (cheta na mbụ ikpughe ruru banyere 30-40 nkeji), ndị ọkà mmụta sayensị malitere en masse idozi a dịgasị iche iche nke spektra.

Ẹdude n'oge ahụ ozizi nke ihe owuwu nke bekee ike n'ụzọ doro anya na-akọwa ma ọ bụ ịkọ spektra nke mgbagwoju ụmụ irighiri. First, ama nnwale nke Rutherford gosiri na atọm bụghị otú indivisible: obi-ya di arọ nke oma ntọala gburugburu nke awade mfe ọjọọ electrons. Mgbe ahụ ọ chọpụtara nke radioactivity gosiri na kernel bụghị a monolith, na mee nke protons na neutrons. Ma mgbe ahụ fọrọ nke nta n'otu oge chọpụtara nke kwantum nke ike, na-Heisenberg ejighị ihe n'aka ụkpụrụ na probabilistic ọdịdị nke elementrị ahụ ebe kwalite mmepe nke a fundamentally ọhụrụ na nkà mmụta sayensị obibia nke na-amụ na gburugburu ụwa. A ọhụrụ ngalaba - na physics nke mbụ ahụ.

Isi nke na chi ọbụbọ nke afọ nke oké nchoputa ke ultra-obere ọnụ ọgụgụ bụ ịkọwa ọnụnọ nke elementrị urughuru pụta na-efegharị efegharị Njirimara.

Einstein gosipụtara na ọbụna imperceptible photon nwere a uka, dị ka a siri ike Site n'ibu a usu, nke dara na (ìhè mgbali onu). Na nke a, ọtụtụ nwere na chụsasịrị nke electrons na crevices nke kwuru na ọ dịghị ihe ọzọ ha nwere diffraction na nnyonye anya, ọ bụ peculiar naanị fegharịa. N'ihi ya, m nwere na-ekweta: ndị mbụ ahụ n'otu oge ahụ ihe na a uka na a-efegharị efegharị. Nke ahụ bụ, uka nke, na-ekwu, ihe elektrọn dị ka ọ na-"tee" na ike ngwugwu na-efegharị efegharị Njirimara. Ụkpụrụ a nke ife-urughuru duality kwere ịkọwa mbụ niile mere elektrọn adịghị ada n'ime ntọala, na n'ihi ihe ndị mere adị atọm si orbit, na ikwu n'ụzọ dị n'etiti ha na mberede. A ikwu n'ụzọ na n'ịwa a ụdịdị dị iche iche pụrụ iche ọ bụla umi. Ọzọ, elementrị urughuru physics ga-akọwa bụ Njirimara nke ahụ onwe ha, nakwa ka ha na mmekọrịta.

The-efegharị efegharị ọrụ nke ndị kwantum nọmba

Erwin Schrödinger mere a ijuanya na siburu aghọta oghere (na ndabere nke ya gasịrị Pol Dirak wuru ozizi ya). O gosiri na obodo nke ọ bụla elementrị urughuru ihe atụ, na-akọwa ihe elektrọn efegharị efegharị ọrụ ψ. Site n'onwe ya, ọ pụtaghị ihe ọ bụla, ma ọ ga-Square puru nke ịchọta elektrọn na a nyere ebe nke ohere. Na steeti a nke mbụ ahụ na atọm (ma ọ bụ ọzọ usoro) a kọwara anọ kwantum nọmba. Nke a isi (n), orbital (l), magnetik (m) na atụ ogho (m _s) nọmba. Ha na-egosi Njirimara nke elementrị ahụ. Dị ka ihe ntụnyere, i nwere ike mee ka mmanụ ngọngọ. E ji mara ya - arọ, size, na agba na abụba ọdịnaya. Otú ọ dị, Njirimara na-akọwa elementrị ahụ, ike ga-aghọta mmuo, ha kwesịrị maara nke site na mgbakọ na mwepụ nkọwa. Ọrụ Dirac akụkụ bụ - na-elekwasị anya nke isiokwu a na-ewepụtara na nke ikpeazụ, ọnụ ọgụgụ nke atụ ogho.

atụ ogho

Tupu etinyewe ozugbo na akụkụ, ọ dị mkpa ịkọwa ihe na-egosi na atụ ogho nọmba m _s. Ọ na-egosi nke angular ọkụ nke elektrọn, na ndị ọzọ elementrị ahụ. Ọnụ ọgụgụ a ziri ezi mgbe nile na ike na-integer uru, efu ma ọ bụ ọkara uru (n'ihi na m _s = 1/2 elektrọn). Atụ ogho - size vector na naanị otu onye na-akọwa na ikuziri nke elektrọn. Kwantum ubi ozizi na-eme akpa ogho ndabere nke mgbanwe na mmekọrịta, nke nwere dịghị counterpart na n'ozuzu kensinammuo arụzi. Atụ ogho nọmba na-egosi otú ndị vector ga-esi bịa akpasarade ala. Otu ihe atụ ga-enwe okporo bọl nke na-ebe pen (ede akụkụ ga-eme ka mma ntụziaka nke vector). Na ọ bịara na mbụ ala, ọ dị mkpa na-atụgharị 360 degrees. Ọnọdụ a kwekọrọ na azụ nke 1. Mgbe azụ ọkara, dị ka elektrọn adiana ga-720 degrees. Ya mere, na mgbakwunye na mgbakọ na mwepụ nsinammuo, ga-mepụtara gbasara ohere iche echiche, ịghọta nke a onwunwe. Dị n'elu si mesoo na-efegharị efegharị ọrụ. Ọ bụ isi "omee" Schrodinger akụkụ site nke na-akọwa na steeti na ọnọdụ nke ndị mbụ ahụ. Ma nke a mmekọrịta na mbụ ya ụdị na-zubere maka spinless ahụ. -Akọwa na steeti nke elektrọn naanị ike jide ma ọ bụrụ na ndị generalization nke Schrödinger akụkụ, nke e mere na-arụ ọrụ nke Dirac.

Bosons na fermions

Fermion - ahụ na ọkara integer atụ ogho uru. Fermions mere ndokwa na usoro (e.g. atọm) dị ka Pauli mwepu ụkpụrụ: na ọ bụla ala ga-adị ọzọ karịa otu akụkụ. N'ihi ya, onye ọ bụla elektrọn na atọm bụ dịtụ iche iche ná ndị niile ọzọ (ụfọdụ kwantum nọmba nwere a dị iche iche pụtara). Kwantum ubi ozizi na-akọwa ọzọ ikpe - bosons. Ha nwere a atụ ogho, na ihe nile nwere ike n'out oge na-na otu ala. Mmejuputa iwu-nke a na-akpọ Bose-Einstein odide. N'agbanyeghị pụtara ọma enen na usoro iwu ekwe omume na-enweta ya, ọ na nnoo rụrụ na 1995 naanị ya.

Dirac akụkụ

Dị ka anyị kwuru n'elu, Pol Dirak ewepụtara ihe akụkụ nke oge gboo ubi elektrọn. Ọ na-akọwa ọnọdụ nke ndị ọzọ fermions. The nkịtị nke mmekọrịta bụ mgbagwoju na achị, na n'ihi na nke ya udi kwesịrị a otutu isi nkwubi okwu. Ụdị nke akụkụ bụ dị ka ndị:

- (chiefs ² α _{0 + c Σ a k p k {} k = 0-3}) ψ (x, t) = i H {∂ ψ / ∂ t (x, t)},

ebe m - uka nke fermions (karịsịa electrons), c - ike ọsọ nke ìhè, p _k - atọ rụọ ọkụ akụrụngwa (anyụike x, y, z), H - trimmed Planck si mgbe nile, x na t - atọ gbasara ohere na-achịkọta (nke kwekọrọ na anyụike X , Y, Z) na oge, karị, na ψ (x, t) - chetyrohkomponentnaya mgbagwoju efegharị efegharị ọrụ, α _{k (k} = 0, 1, 2, 3) - Pauli matriks. Nke ikpeazụ bụ linear rụọ na-eme ihe na-efegharị efegharị ọrụ na ya ohere. Nke a usoro bụ nnọọ mgbagwoju anya. Iji ghọta dịkarịa ala ya mmiri, ọ dị mkpa ịghọta ihe ndị bụ isi nkọwa nke kwantum arụzi. Ị ga-enweta a dị ịrịba ama mgbakọ na mwepụ ihe ọmụma ka ọ dịkarịa ala mara ihe a vector, matriks, na ọrụ. Specialist ụdị akụkụ-ekwu ọbụna karịa ya mmiri. Otu nwoke nke maara nuclear physics na kwantum arụzi maara na, na-aghọta mkpa nke mmekọrịta a. Otú ọ dị, anyị ga-ekweta na Dirac akụkụ na Schrödinger - naanị ndị mbụ ụkpụrụ nke mgbakọ na mwepụ nkọwa nke Filiks na-erukwa na ụwa nke kwantum quantities. Usoro iwu physics, onye kpebiri itinye onwe ya ndị mbụ ahụ ma ha interactions, ga-aghọta nke kachasi mkpa n'ime ndị a mmekọahụ na mbụ na nke abụọ n'ókè. Ma nke a na sayensị bụ na-adọrọ mmasị, ma ọ bụ a na mpaghara nwere ike ime ka a itunanya ma ọ bụ ime ka aha ya, na-ekenye ya ndị akụkụ, akakabarede ma ọ bụ ihe onwunwe.

The anụ ahụ pụtara nke akụkụ

Dị ka anyị kwere ná nkwa, anyị na-agwa ihe ubiere conceals Dirac akụkụ maka elektrọn. Firstly, a mmekọrita na-aghọ doro anya na elektrọn atụ ogho bụ ½. Nke abuo, dị ka akụkụ, ndị elektrọn nwere intrinsic magnetik oge. Ọ bụ hà Bohr magneton (onye elementrị magnetik oge). Ma ndị kasị mkpa n'ihi nke inweta a ruru idu ke inconspicuous ọrụ α _k. Mmechi nke Dirac akụkụ si Schrödinger akụkụ were ogologo oge. Dirac ibido chere na ndị a rụọ igbochi mmekọrịta. Site n'enyemaka nke dị iche iche mgbakọ na mwepụ aghụghọ ọ gbalịrị ewepu ha si akụkụ, ma ọ bụghị ịga nke ọma. Dị ka a N'ihi ya, ndị Dirac akụkụ maka free ahụ na-agụnye anọ ọrụ α. Onye ọ bụla n'ime ha na-anọchi anya a matriks [4x4]. Abụọ ederịta akwụkwọ ozi ahụ mma uka nke elektrọn, nke na-egosi na e nwere abụọ ndokwa nke ya atụ ogho. Ndị ọzọ na-abụọ enye ihe ngwọta maka ọjọọ uka ahụ. The kasị ihe ọmụma bụ isi nke physics enye a onye na-ekwubi na ọ gaghị ekwe omume na eziokwu. Ma, dị ka a n'ihi nke nnwale ọ chọpụtara na abụọ ikpeazụ matrices bụ ngwọta na ẹdude ahụ, elektrọn abụghị - mgbochi elektrọn. Ka elektrọn, positron (ka a na-akpọ nke a urughuru) nwere a uka, ma-ndebe dị mma.

positron

Dị ka mgbe mere na oge nke ndị nchoputa nke kwantum Dirac na mbụ ekweghị ha nkwubi okwu. O anwa anwa n'ihu ọha na-ebipụta amụma nke a ọhụrụ urughuru. Otú ọ dị, a ọnụ ọgụgụ nke akwụkwọ na symposia dị iche iche ndị ọkà mmụta mesiri ekwe omume nke ya adị, ọ bụ ezie na ọ na-adịghị postulated. Ma n'oge na mgbe ndọrọ ego nke a ma ama ruru positron chọpụtara na w radieshon. N'ihi ya, ya adị ka e enen empirically. Positron - akpa hụrụ ndị mmadụ antimatter mmewere. Positron mụọ ya dị ka onye na ejima abuo (ndị ọzọ ejima - bụ ihe elektrọn) na na mmekọrịta nke photons na nnọọ elu ike umi cores na a siri ike electric ubi. Nye ọgụgụ anyị na-agaghị (ma ndị nwere mmasị na-agụ ga-ahụ onwe ya niile na ozi ndị dị mkpa). Otú ọ dị, ọ bụ uru na-emesi ike na nke a bụ a w n'ike. Na-emepụta na chọrọ ume photons nwere ike na-agbawa, gbarie mgbawa ma galactic collisions. ha na-na a ọnụ ọgụgụ ndị e dere na nuclei nke na-ekpo ọkụ na kpakpando, tinyere anyanwụ. Ma onye na-nēche ya uru. The mbibi nke okwu na antimatter na-enye ọtụtụ nke ike. Iji zere nke a na-etinye ya maka ezi mmadụ (atụ, ga-adị irè engines nke interstellar ụgbọ ebibi), ndị mmadụ na-eme ka ndị protons na laabu.

Karịsịa, nnukwu accelerators (dị ka LHC) nwere ike ịmepụta elektrọn-positron ụzọ. Na mbụ na-ọ na-e-atụ aro na e nwere ọ bụghị naanị elementrị antiparticles (na mgbakwunye na nke elektrọn ha a ole na ole ọzọ), ma dum antimatter. Ọbụna a obere ibe ọ bụla crystal nke antimatter ga-enye ume na mbara ala (ma eleghị anya Kryptonite Superman bụ antimatter?).

Ma Ewoo, ihe e kere eke nke antimatter nuclei arọ karịa hydrogen bụghị e akwukwo na mara eluigwe na ala. Otú ọ dị, ọ bụrụ na onye na-agụ na-eche na na mmekọrịta nke okwu (mara, ọ bụ umi, ọ bụghị nke a otu elektrọn) na positron ebibi ozugbo-agwụ, ọ bụ na-ezighị. Mgbe positron deceleration na elu na-agba na ụfọdụ dị mmiri mmiri na-abụghị efu puru ebilite yiri elektrọn-positron ụzọ, a na-akpọ positronium. Nke a kpụworo nwere ụfọdụ Njirimara nke atọm na ọbụna ike ịbanye chemical Jeremaya mere. Ma, e nwere nke a na-emebi emebi tandem obere oge na mgbe ahụ ka na-annihilates na emission nke abụọ, na mgbe ụfọdụ, na atọ gamma ụzarị.

ọghọm nke akụkụ

N'agbanyeghị eziokwu na site na nke a, mmekọrịta ahụ chọpụtara site mgbochi elektrọn na antimatter, o nwere a ịrịba drawback. Ede arụmarụ na nlereanya wuru dabeere na ya, na-enweghị ike ịkọ otú ahụ na-amụ ma na-ebibi. Nke a bụ a peculiar asusu nke kwantum ụwa: ozizi, buru amụma na nwa nke okwu-antimatter ụzọ abụọ, bụ adịghị ike nke ọma na-akọwa usoro a. Nke a mwepu na e wepụwo na kwantum ubi Ozizi. Site ewebata quantization nke ubi, nke a nlereanya na-akọwa ha na mmekọrịta, gụnyere ndị e kere eke na mbibi nke mbụ ahụ. Site "kwantum ubi ozizi" na nke a pụtara na a kpọmkwem oge. Nke a bụ otu ebe physics na-amụrụ omume nke kwantum ubi.

Dirac si akụkụ na cylindrical achịkọta

Iji malite, ka ị maara ihe a cylindrical ahazi usoro. Kama nke mbụ atọ ibe perpendicular anyu iji chọpụta kpọmkwem ọnọdụ nke a mgbe na ohere iji n'akuku, na okirikiri na ịdị elu. Nke a bụ otu ihe ahụ dị ka a pola ahazi usoro on ụgbọelu, ma kwukwara a atọ uzo - elu. Nke a na usoro bụ bara uru mgbe ị chọrọ na-akọwa ma ọ bụ na ichoputa a n'elu symmetrical banyere otu axis. Kwantum arụzi bụ a nnọọ uru na kemfe ngwá ọrụ nwere ike budata belata size nke ọnụ ọgụgụ ndị formulas na calculations. Nke a bụ a na-esi axial symmetry nke elektrọn ígwé ojii na atọm. The Dirac akụkụ na-edozi na cylindrical achịkọta ubé dị iche iche karịa na mbụ na usoro, na mgbe ụfọdụ na-arụpụta na-atụghị anya ya pụta. Ka ihe atụ, ụfọdụ ngwa nsogbu nke ịchọpụta na omume nke elementrị ahụ (na-emekarị electrons) na quantized ịgbanwe ụdị ubi edozi arụmarụ ka cylindrical-achịkọta.

Iji arụmarụ chọpụta Ọdịdị nke ahụ particulate

Nke a akụkụ-akọwa ndị mbụ ahụ: ndị na-adịghị iso nke ọbụna nta ọcha. Modern sayensị bụ ike tụọ magnetik oge na elu ziri ezi. N'ihi ya, a mismatch gụọ na iji Dirac akụkụ ụkpụrụ experimentally tụrụ magnetik oge ga-n'ụzọ na-egosi na mgbagwoju Ọdịdị nke ahụ. Cheta, a akụkụ-emetụta fermions, ha ọkara integer atụ ogho. mgbagwoju anya Ọdịdị nke protons na neutrons ama enen site na iji akụkụ. Onye ọ bụla n'ime ha mejupụtara ọbụna nta mmiri na-akpọ quarks. Gluon ubi-ejide quarks ọnụ, ghara ikwe ka ha na-ada iche. E nwere a nchepụta nke na quarks - ọ bụghị ndị kasị elementrị ahụ nke ụwa anyị. Ma, dị ka ogologo dị ka ndị mmadụ na-enweghị oru ike iji nyochaa a.