Değişim gücü - Exchange force

Gelen fiziği terimi değişimi kuvvet karıştırılmamalıdır iki ayrı kavram tanımlamak için kullanılmıştır.

Parçacık fiziğinde kuvvet taşıyıcılarının değişimi

Ana madde: Taşıyıcıyı zorla

Tercih edilen anlamı değişimi kuvveti olan parçacık fiziği bu değişimi ile üretilen bir kuvveti temsil etmekte, kuvvet taşıyıcı gibi parçacıklar, elektromanyetik kuvvet değişimi ile üretilen foton arasındaki elektron ve güçlü kuvvet değişimi ile üretilen gluonların arasında kuark . Bir değişim kuvveti fikri, Heisenberg belirsizlik ilkesi aracılığıyla operasyonel gerekçesini alan bir süreç olan, etkileşime eşlik eden ve kuvveti ileten sanal parçacıkların sürekli değişimini ima eder .


Bu düşünceyle, kuvvetlerin işleyişinin şu duruma benzer olduğu düşünülebilir: İki kişi bir buz havuzunun üzerinde duruyor. Bir kişi kolunu hareket ettirir ve geriye doğru itilir; Bir an sonra diğer kişi görünmez bir nesneyi yakalar ve geriye doğru itilir (itilir). Bir basketbolu göremeseniz de, insanlar üzerindeki etkisini gördüğünüz için bir kişinin diğerine basketbol attığını varsayabilirsiniz. ANİMASYON İtme yerine çekiciliği açıklamak için sıklıkla kullanılan bir başka kaba benzetme, bir buz havuzunda birbirine bumerang atan iki kişidir. Bumerang, yakalayıcıdan uzağa fırlatılır, ancak atıcı yönünde yakalayıcıya doğru döner, hem atıcı hem de yakalayıcı, fırlatma ve yakalama hareketleriyle birbirlerine doğru itilir.

Madde parçacıklarını etkileyen tüm etkileşimlerin, kuvvet taşıyıcı parçacıkların, tamamen farklı bir parçacık türünün, sanal parçacıkların değişimini içerdiği düşünülebilir . Bu parçacıklar, madde parçacıkları (basketbol oyuncuları gibi) arasına atılan basketbol toplarına biraz benzer şekilde düşünülebilir. Normalde "kuvvet" olarak düşündüğümüz şey, aslında kuvvet taşıyıcı parçacıkların madde parçacıkları üzerindeki etkileridir. Basketbol animasyonu elbette çok kaba bir benzetmedir çünkü sadece itici güçleri açıklayabilir ve parçacık alışverişinin nasıl çekici kuvvetlerle sonuçlanabileceğine dair hiçbir ipucu vermez. Günlük yaşamda (mıknatıslar ve yerçekimi gibi) çekici kuvvetlerin örneklerini görüyoruz ve bu nedenle genellikle bir nesnenin varlığının başka bir nesneyi etkileyebileceğini varsayarız. Daha derin bir soruya yaklaştığımızda, "İki nesne birbirine dokunmadan birbirini nasıl etkileyebilir?" Görünmez kuvvetin, kuvvet taşıyıcı parçacıkların değişimi olabileceğini öne sürüyoruz. Parçacık fizikçileri, bir parçacığın diğerine etki eden kuvvetini inanılmaz bir hassasiyetle bu kuvvet taşıyıcı parçacıkların değiş tokuşuyla açıklayabileceğimizi keşfettiler. Kuvvet taşıyıcıları hakkında bilinmesi gereken önemli bir şey, belirli bir kuvvet taşıyıcı parçacığın yalnızca o belirli kuvvetten etkilenen bir madde parçacığı tarafından emilebileceği veya üretilebileceğidir. Örneğin, elektronlar ve protonlar elektrik yüküne sahiptir, bu nedenle elektromanyetik kuvvet taşıyıcısı olan fotonu üretip soğurabilirler. Öte yandan nötrinoların elektrik yükü yoktur, bu nedenle fotonları ememez veya üretemezler.

Tarih

Etkileşim teriminin ilk kullanımlarından biri, Niels Bohr'un 1913'te negatif elektron ve pozitif çekirdek arasındaki etkileşimi tartışmasındaydı . Bağlama enerjisinin ve nükleer yoğunluğun doygunluğunu hesaba katmak için değişim kuvvetleri Werner Heisenberg (1932) ve Ettore Majorana (1933) tarafından tanıtıldı . Bu, hidrojen molekülündeki iki hidrojen atomu arasında olduğu gibi , kovalent bağların kuantum mekaniği teorisine benzer şekilde yapıldı; burada dalga fonksiyonu, elektronların koordinatlarının değişimi altında simetrik ise kimyasal kuvvet çekicidir ve dalga ise itici olur. fonksiyon bu bakımdan anti-simetriktir.

Değişim etkileşimi ve kuantum durum simetrisi

Ana madde: Değişim etkileşimi

Değişim kuvvetinin tamamen farklı bir başka anlamı olarak , bazen parçacıkların kimliği , değişim simetrisi ve elektrostatik kuvvetin bir kombinasyonundan ortaya çıkan elektronlar arasındaki değişim etkileşiminin eşanlamlısı olarak kullanılır .

Değişim etkileşimi kavramını açıklamak için , örneğin evrendeki herhangi iki elektron , ayırt edilemez parçacıklar olarak kabul edilir ve bu nedenle, 3 boyuttaki kuantum mekaniğine göre, her parçacık bir bozon veya bir fermiyon gibi davranmalıdır . İlk durumda, iki (veya daha fazla) parçacık aynı kuantum durumunu işgal edebilir ve bu, aralarında çekim biçiminde bir değişim etkileşimi ile sonuçlanır; ikinci durumda, parçacıklar Pauli dışlama ilkesine göre aynı durumu işgal edemez . Gönderen kuantum alan teorisi , spin-istatistik teoremi talepleri Bununla her parçacıklar yarım tamsayı dönüş fermiyonlar olarak davranır ve tüm parçacıklar tamsayı bozonu gibi sıkma davranırlar. Böylelikle, 1/2 spinlerine sahip oldukları için tüm elektronlar fermiyondur.

Matematiksel bir sonuç olarak, fermiyonlar dalga fonksiyonları örtüştüğünde güçlü bir itme sergiler, ancak bozonlar çekim gösterir. Bu tiksinti, değişim etkileşimi modelleridir. Fermi itme, fermiyonların "sertliğine" neden olur. Atomik maddenin dokunması "sert" veya "katı" olmasının nedeni budur. Burada dalga fonksiyonları elektron üst üste Pauli itme gerçekleşir. Aynısı, daha büyük kütleleri nedeniyle baryonların sertliğinin elektronlarınkinden çok daha büyük olduğu protonlar ve nötronlar için de geçerlidir .

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Jaeger, Gregg (2021). Parçacık Fiziğinde "Değişim Kuvvetleri". Fiziğin Temelleri . 51 (1): 1–31. doi : 10.1007 / s10701-021-00425-0 .
  2. ^ Gribbin, John (2000). Parçacık Fiziği Ansiklopedisi . Simon ve Schuster. ISBN   0-684-86315-4 .
  3. ^ Exchange Forces , HyperPhysics, Georgia State University , 2 Haziran 2007'de erişildi.
  4. ^ Falkoff, David (1950). "Değişim Kuvvetleri". American Journal of Physics . 18 (1): 30-38. Bibcode : 1950AmJPh..18 ... 30F . doi : 10.1119 / 1.1932489 .
  5. ^ Jaeger, Gregg (2019). "Sanal parçacıklar daha mı az gerçek?" (PDF) . Entropi . 21 (2): 141. Bibcode : 2019 Giriş.21..141J . doi : 10.3390 / e21020141 .
  6. ^ Niels Bohr (1913). "Atomların ve Moleküllerin Anayasası Üzerine (Bölüm 1/3)" . Felsefi Dergisi . 26 : 1–25. Bibcode : 1913PMag ... 26 .... 1B . doi : 10.1080 / 14786441308634955 . 2007-07-04 tarihinde orjinalinden arşivlendi .
  7. ^ Heisenberg, W. (1932). "Über den Bau der Atomkerne. I". Zeitschrift für Physik . 77 (1–2): 1–11. Bibcode : 1932ZPhy ... 77 .... 1H . doi : 10.1007 / BF01342433 . S2CID   186218053 .
  8. ^ Majoranan, Ettore (1933). "Uber ölür Kerntheorie". Zeitschrift für Physik . 82 (3–4): 137–145. Bibcode : 1933ZPhy ... 82..137M . doi : 10.1007 / BF01341484 . S2CID   120511902 .
  9. ^ Jammer, Max (1957). Kuvvet Kavramları . Dover Publications, Inc. ISBN   0-486-40689-X .
  10. ^ Örneğin, s. 87–88, Driving Force: mıknatısların doğal büyüsü , James D. Livingston, Harvard University Press, 1996. ISBN   0-674-21645-8 .

Dış bağlantılar