Kuvvet taşıyıcı - Force carrier
Olarak kuantum alan teorisi , kuvvet taşıyıcı ya da haberci parçacıkları ya da ara madde parçacıkları olan parçacıklar doğuran kuvvetler diğer tanecikler arasında. Bu parçacıklar, belirli bir alan türünün enerji demetleridir (kuanta) . Her tür temel parçacık için bir tür alan vardır. Örneğin, kuantumları foton olan bir elektromanyetik alan vardır. Kavram, elektromanyetik, zayıf ve güçlü etkileşimlere aracılık eden kuvvet taşıyıcı parçacıkların ayar bozonları olarak adlandırıldığı parçacık fiziğinde özellikle önemlidir .
Parçacık ve alan bakış açıları
Kuantum alan teorileri , doğayı alanlar olarak tanımlar . Her alanın, belirli bir tipteki parçacıklar kümesi olarak tamamlayıcı bir tanımı vardır . Bir kuvvet iki parçacık arasında bir aksiyonu olarak ya da tanımlanabilir kuvvet alanının veya değişimi bakımından diğer tek bir parçacık tarafından oluşturulan sanal aralarında kuvvet taşıyıcı parçacıkların.
Bir alanda bir dalgasının enerjisi (örneğin, elektromanyetik dalgalar olarak elektromanyetik alan ) nicemlenmiş olan ve kuantum uyarılmaları alan parçacıklar olarak yorumlanabilir. Standart model , belirli bir alana sahip bir uyarım her biri aşağıdaki parçacıkları, şunları içerir:
- Gluonlar , güçlü ayar alanının uyarıları .
- Fotonlar , W bozonları ve Z bozonları , elektrozayıf ayar alanlarının uyarılması .
- Higgs bozonları , temel parçacıklara kütle veren Higgs alanının bir bileşeninin uyarılması .
Ek olarak, mezonlar gibi bileşik parçacıklar ve yarı parçacıklar , etkili bir alanın uyarıları olarak tanımlanabilir .
Yerçekimi, Standart Modelin bir parçası değildir, ancak yerçekimi dalgalarının uyarılması olan graviton adı verilen parçacıkların olabileceği düşünülmektedir . Bu parçacığın durumu hala belirsiz, çünkü teori eksik ve tek gravitonların etkileşimleri tespit edilemeyecek kadar zayıf olabilir.
Parçacık bakış açısından kuvvetler
Bir parçacık diğerinden saçılarak yörüngesini değiştirdiğinde, süreç hakkında düşünmenin iki yolu vardır. Alan resminde, bir parçacığın oluşturduğu alanın diğeri üzerinde bir kuvvete neden olduğunu hayal ediyoruz. Alternatif olarak, bir parçacığın diğeri tarafından emilen sanal bir parçacık yaydığını hayal edebiliriz . Sanal parçacık, momentumu bir parçacıktan diğerine aktarır . Bu parçacık bakış açısı, hesaplamada çok sayıda karmaşık kuantum düzeltmesi olduğunda özellikle yararlıdır, çünkü bu düzeltmeler ek sanal parçacıklar içeren Feynman diyagramları olarak görselleştirilebilir .
Sanal parçacıkları içeren başka bir örnek, sanal bir W bozonunun bir nükleon tarafından yayıldığı ve ardından e ± ve (anti)nötrino'ya bozunduğu beta bozunmasıdır .
Kuvvetlerin sanal parçacıklar cinsinden tanımlanması , türetildiği pertürbasyon teorisinin uygulanabilirliği ile sınırlıdır . Düşük enerjili QCD ve bağlı durumların tanımı gibi belirli durumlarda, pertürbasyon teorisi çöker.
Tarih
Haberci parçacıklar kavramı, Fransız fizikçi Charles Coulomb'un elektrik yüklü nesneler arasındaki elektrostatik kuvvetin Newton'un Yerçekimi Yasasına benzer bir yasayı izlediğini gösterdiği 18. yüzyıla kadar uzanır . Zamanla bu ilişki Coulomb yasası olarak bilinir hale geldi . 1862'de Hermann von Helmholtz bir ışık huzmesini "tüm habercilerin en hızlısı" olarak tanımlamıştı. 1905'te Albert Einstein , "ışık kuantumları nedir?" sorusuna yanıt olarak bir ışık parçacığının varlığını önerdi.
1923 yılında en St. Louis Washington Üniversitesi , Arthur Holly Compton şimdi olarak bilinen bir etkisi olduğunu göstermiştir Compton saçılımı . Bu etki ancak ışığın bir parçacık akışı gibi davranabilmesiyle açıklanabilir ve fizik camiasını Einstein'ın ışık parçacığının varlığına ikna etti. Son olarak, 1926'da, kuantum mekaniği teorisinin yayınlanmasından bir yıl önce, Gilbert N. Lewis , kısa süre sonra Einstein'ın ışık parçacığının adı haline gelen " foton " terimini tanıttı . Oradan, haberci parçacıklar kavramı, özellikle büyük kuvvet taşıyıcılarına (örneğin, Yukawa potansiyeli için ) daha da gelişti .