Myndun, Vísindi
Niðurstöður Dirac er. Dirac jöfnunni. Skammtafræði sviði kenning
Þessi grein fjallar um störf Paul Dirac jöfnunni sem mjög auðgað skammtafræði. Það lýsir helstu hugtök sem nauðsynleg eru til að skilja líkamlega merkingu jöfnu, auk aðferða við beitingu hennar.
Vísindi og vísindamenn
Sá sem er ekki í tengslum við vísindi, það er þekking framleiðsluferli í sumum töfrandi áhrif. Vísindamennirnir, að mati fólks - það sveifarbúnaði sem tala undarlega tungumál og örlítið hrokafullt. Að kynnast rannsóknir, langt frá vísindum manni þegar hann sagði að hann skildi ekki eðlisfræði í skóla. Þannig maður í götunni er afgirt frá vísindalegri þekkingu, og beiðnir meira menntaðir interlocutor að tala auðveldari og meira innsæi. Víst Paul Dirac jöfnuna sem við erum að íhuga, velkominn eins og heilbrigður.
grunn agnir
Uppbygging málsins er alltaf spenntur forvitinn huga. Í Grikklandi hinu forna, hafa menn tekið eftir því að marmara skref, sem tók mikið af fæti, breyta lögun með tímanum, og leiðbeinandi: hver fótur eða Sandal ber með sér örlítið hluti af málinu. Þessir þættir hafa ákveðið að kalla "atóm", sem er "óskipt". Name enn, en það kom í ljós að atóm sem eru og agnanna sem saman mynda atóm - sama efnasambandið, flókin. Þessar agnir eru kallaðir grunnskólabörn. Það er tileinkað starfi sem þeir Dirac jöfnuna sem gerði ekki aðeins að útskýra snúning rafeindar, en einnig benda á tilvist antielectron.
Wave-ögn duality
Þróun tækni myndum í lok nítjándu aldar, fól ekki aðeins tísku imprinting sig, mat og ketti, en einnig stuðlað möguleika vísinda. Hafði fengið slíka skipun handlaginn tól eins og a fljótur mynd (muna fyrr útsetning náðist um 30-40 mínútur), vísindamenn fóru en fjöldinn til að festa ýmsar rófinu.
Núverandi á þeim tíma kenningu á uppbyggingu efna gat ekki greinilega að útskýra eða spá fyrir um rófið af flóknum sameindum. Í fyrsta, hið fræga tilraun Rutherford sýndi að atóm er ekki svo óskipt, hjarta hans var þungur jákvætt kjarni kring sem býður upp á auðveld neikvæð rafeindir. Þá uppgötvun geislavirkni sannað að kjarnanum er ekki monolith, og er byggt upp af róteinda og nifteinda. Og þá nánast samtímis uppgötvun skammtafræði af orku, Heisenberg óvissu reglan og probabilistic eðli grunn agnir stað gefa hvati til þróunar á grundvallaratriðum nýja vísindalega nálgun við rannsókn umheimurinn. Ný málsgrein - eðlisfræði grunn agnir.
Meginatriðið í dögun aldri mesta uppgötvun í öfgafullur-lítill mælikvarði var að útskýra tilvist grunn fjöldans agna og öldu eignir.
Einstein reyndist að jafnvel óljós photon hefur massa, sem fast sendir púls, sem fellur á (ljós þrýstingur fyrirbæri). Í þessu tilviki, fjölmargir tilraunir á dreifingar rafeinda í sprungur sagði að minnsta kosti að þeir hafa diffraction og truflunum, það er einkennilegur aðeins að veifa. Þess vegna þurfti ég að viðurkenna: undirstöðuatriði agnir á sama tíma hlut með massa og öldu. Það er massi, segja, að rafeind eins og það var "smeared" í orku pakka til öldu eiginleika. Þessi meginregla um öldu-ögn duality hefur leyft að útskýra fyrst af öllu hvers rafeinda ekki falla í kjarnanum, og af hvaða ástæðum til í sporbraut atóm, og umbreytingum á milli þeirra eru skyndilega. Þessar umbreytingum og mynda litróf einstakt hvert efni. Næst, grunn ögn eðlisfræði verða að útskýra var eiginleikar agnanna sjálfra, sem og samskipti þeirra.
Bylgja hlutverk í skammtatölunum
Erwin Schrödinger gerði óvart og hingað hylja opnun (á grundvelli síðari Pol hans Dirak byggði kenningu sína). Hann reyndist að ástand hvers grunnskóla ögn, til dæmis, lýsir rafeinda bylgja virka ψ. Af sjálfu sér, það þýðir ekki neitt, en það mun ferningur líkur á að finna rafeind á ákveðnum stað á plássi. Í þessu ástandi grunn agnir í atóm (eða annað kerfi) er lýst með fjórum skammtatölunum. Þetta helsta (n), svigrúm (l), Magnetic (m) og snúningur (m s) númer. Þeir sýna eiginleika grunn agnir. Og líkingar, er hægt að koma á olíu blokk. eiginleika hennar - þyngd, stærð, lit og fituinnihald. Hins vegar eiginleikar sem lýsa grunn agnir, er ekki hægt að skilja innsæi, ættu þeir að vera meðvitaðir um í gegnum stærðfræði lýsingu. Vinna Dirac jafnan er - í brennidepli í þessari grein er helgaður seinni, fjölda snúning.
snúningur
Áður en lengra er haldið beint að jöfnu, það er nauðsynlegt að útskýra hvað táknar snúning tala m s. Það sýnir eigin skörpum skriðþunga rafeinda og önnur grunnskólabörn agnir. Þessi tala er alltaf jákvæð og getur tekið inn integer stærð, núll eða hálft gildið (for M S = 1/2 electron). Spin - stærð vektor og sú eina sem lýsir afstöðu rafeinda. Quantum sviði kenning setur snúast grunninn gengi samskiptum, sem hefur enga hliðstæðu í almennt leiðandi búnað. Spin tala sýnir hvernig vektor verður að snúa sér til að koma í upprunalegt horf. Dæmi væri venjulegur bolti-lið penni (skrifa hluti leyfir jákvæð stefnu vigurs). Að hún kom til upprunalegu ástandi, það er nauðsynlegt að snúa 360 gráður. Þetta ástand samsvarar bak við 1. Þegar til baka helming, eins og rafeinda snúningi verður 720 gráður. Svo, til viðbótar við stærðfræði innsæi, hlýtur að hafa þróað staðbundna hugsun til að skilja þessa eign. Rétt fyrir ofan fjallaði bylgjufallsins. Það er helsta "leikari" Schrödinger jöfnu sem lýsir stöðu og stöðu grunn agnir. En þetta samband í upprunalegri mynd er ætlað að spinless agna. Lýsa stöðu rafeindar getur aðeins haldið ef alhæfing af Schrödinger jöfnunni, sem hefur verið gert í starfi Dirac.
Bosons og fermions
Fermion - agnir með hálf-heiltölu snúningur gildi. Fermions er raðað í kerfum (t.d. atoms) í samræmi við Pauli útilokun meginreglu: í hverju ríki ætti að vera ekki meira en einn ögn. Þannig hver rafeinda í atóm er nokkuð frábrugðið öllum öðrum (sum atómsins hefur aðra merkingu). Quantum sviði kenning lýsir annað mál - bosons. Þeir hafa snúning, og allir geta samtímis verið í sömu stöðu. Framkvæmd þessa máls sem kallast Bose-Einstein þéttingu. Þrátt fyrir nokkuð vel staðfest fræðilega möguleika á að fá það, það er í raun framkvæmt árið 1995 eingöngu.
Dirac jöfnunni
Eins og ég sagði hér að ofan, Pol Dirak dregið jöfnur með klassískri sviði rafeinda. Hún lýsir einnig stöðu annarra fermions. Líkamlegum skilningi á sambandi er flókið og margþætt, og vegna lögunar sinnar ætti að vera a einhver fjöldi af grundvallar niðurstöðum. Form af jöfnunni er eins og hér segir:
- (MC 2 α 0 + c Σ A K p k-{ k = 0-3}) ψ (x, t) = I H {∂ ψ / ∂ T (x, t)},
þar sem m - massi fermions (sérstaklega rafeinda), c - hraða ljóss, p K - þrír aðilar Momentum sem liður (ásana x, y, z), H - stytt Plancks fasti, x og t - þrjár staðbundnir hnit (sem eiga við ásana X , Y, Z) og tíma, í sömu röð, og ψ (x, t) - chetyrohkomponentnaya flókin bylgjufallsins α K (k = 0, 1, 2, 3) - Pauli fylki. Síðarnefndu eru línuleg rekstraraðila sem starfa á bylgjufallsins og rúm hennar. Þessi uppskrift er ansi flókið. Til að skilja að minnsta kosti hluti hennar, það er nauðsynlegt að skilja undirstöðu skilgreiningar skammtafræði. Þú ættir einnig að hafa ótrúlegar stærðfræðilega þekkingu til að minnsta kosti vita hvað vektor, fylki og rekstraraðili. Sérfræðingur form af jöfnunni að segja jafnvel meira en hluti hennar. Maður versed í kjarneðlisfræði og skammtafræði þekkja, skilja mikilvægi þessarar sambandi. Hins vegar verðum við að viðurkenna að Dirac jöfnuna og Schrödinger - aðeins grunnskólabörn meginreglur stærðfræði lýsingu á þeim ferlum sem eiga sér stað í heimi skammtafræðinnar magni. Fræðileg eðlisfræðingar, sem hafa ákveðið að verja sig fyrir grunn agnir og samskipti þeirra, að skilja kjarna þessara samskipta á fyrstu og annarrar gráðu. En þetta vísindi er heillandi, og það er á þessu sviði er hægt að gera bylting eða að reisa nafn hans, framselja það til jöfnunni, ummyndun eða eignum.
Líkamleg merkingu jöfnunni
Eins og við lofað, segja við hvaða ályktanir leynir Dirac jöfnuna fyrir rafeindar. Í fyrsta lagi, þetta Tengsl verður ljóst að rafeindaspuni er ½. Í öðru lagi, samkvæmt jöfnunni, rafeinda hefur eðlislæga segulmagnaðir stund. Það er jafn Bohr magneton (ein grunn segulmagnaðir stund). En mikilvægasta afleiðing til að afla þeirra hlutfall liggur í þeirri inconspicuous rekstraraðila a k. Niðurstaða Dirac jöfnunni frá Schrödinger jöfnunni tók langan tíma. Dirac upphaflega hélt að þessir aðilar komið í veg fyrir sambandið. Með hjálp mismunandi stærðfræði bragðarefur hann reyndi að útiloka þá frá jöfnunni, en hann tókst ekki. Þess vegna, Dirac efnajöfnu fyrir frjálsum ögnum felur í sér fjóra rekstraraðila fyrir a-. Hver þeirra táknar stoðefni [4x4]. Tveir samsvara jákvæðu massa rafeindar, sem sannar að það eru tveir ákvæði snúning hennar. Aðrir tveir veitt lausn fyrir neikvæðum agna massa. The undirstöðu þekkingu á eðlisfræði veita einstaklingi til að álykta að það sé ómögulegt í raun og veru. En vegna tilraunarinnar var fundið út að síðustu tvö fylkin eru lausnir á núverandi agna rafeinda gagnstæða - andstæðingur-rafeinda. Sem rafeinda, sneiðmyndatöku (svo kallað þetta ögn) hefur massa, en gjaldið er jákvæð.
sneiðmyndatöku
Eins og oft gerðist á tímum uppgötvunum skammtafræði Dirac í fyrstu ekki trúa eigin ályktanir þeirra. Hann þorði ekki að opinskátt birta spá nýs ögn. Hins vegar í mörgum greinum og málþingum um ýmis fræðimenn hafa lagt áherslu á möguleika á tilvist sína, en það er ekki út frá. En fljótlega eftir að hætt af þessum fræga hlutfall sneiðmyndatöku fannst í Cosmic geislun. Þannig tilvist þess hefur verið staðfest með tilraunum. Sneiðmyndatöku - fyrsta fundust fólk andefni þáttur. Sneiðmyndatöku fæddur og einu tveggja manna par (hinn tveggja - er electron) í samspili ljóseindir með mjög stóra kjarna orka efnisins í sterka rafmagns sviði. Gefa tölur sem við munum ekki (og áhuga lesandi finnur sig allar nauðsynlegar upplýsingar). Hins vegar er vert að leggja áherslu á að þetta er Cosmic mælikvarða. Til að framleiða krafist orku ljóseindir geta aðeins sprengistjörnum og Galactic árekstra. Þeir eru einnig í fjölda sem er í kjarna heitum stjörnum, þar á meðal sólinni. En maður hefur tilhneigingu alltaf að nýta hann. The annihilation af efni og antimatter gefur mikið af orku. Að draga þetta ferli og til að setja það til góðs mannkyns (til dæmis væri skilvirk vélar af geimnum skip til annihilation), hafa menn lært að gera róteinda í rannsóknarstofu.
Sér í lagi, stór ° lar (ss LHC) er hægt að búa rafeindafíkinn positron par. Áður einnig hefur verið bent á að það eru ekki aðeins grunn antiparticles (auk rafeinda þá nokkrar fleiri), en allt andefni. Jafnvel lítið stykki af einhverju kristal antimatter myndi veita orku á jörðinni (kannski Kryptonite Superman var andefni?).
En því miður, the sköpun af andefnis kjarna þyngri en vetni hefur ekki verið staðfest í þekkt alheimsins. Hins vegar, ef lesandinn telur að samspil efnis (athugið, það er efnið ekki af einni rafeind) með sneiðmyndatöku annihilation strax lýkur, hann er skakkur. Þegar sneiðmyndatöku hraðaminnkun á miklum hraða í sumum vökva með non-núll líkur vaknar tengt rafeinda-positron par, sem heitir positronium. Þessi myndun hefur nokkur eiginleika atóm og jafnvel getu til að öðlast efnahvarfa. En það er þetta viðkvæmt takt stuttan tíma og þá enn útrýmir við losun tveimur, og í sumum tilfellum, og þrjár gamma geislum.
göllum í jöfnunni
Þrátt fyrir þá staðreynd að í gegnum þetta samband var uppgötvað af andstæðingur-rafeinda og antimatter, það hefur veruleg galli. Ritun Jöfnur og líkan byggt á grundvelli þeirra, eru ekki fær um að spá hvernig agnir fæðast og eyðilagt. Þetta er einkennilegur kaldhæðni skammtafræði heimi: kenning, spáð fæðingu máli-andefni pör, er ekki hægt að lýsa nægilega þessu ferli. Þessi ókostur hefur verið eytt í skammtafræði sviði kenning. Með því að kynna quantization reita, þetta líkan lýsir samspili þeirra, þar á meðal sköpun og útrýmingu grunn agnir. Með því að "skammtafræði sviði kenning" í þessu tilfelli þýðir mjög sérstaka tíma. Þetta er svæði af eðlisfræði sem rannsóknir á hegðun skammtafræði sviðum.
jöfnu Dirac í sívalur hnit
Til að byrja, láta þig vita hvað sívalur hnitakerfi. Í stað þess að venjulegum þriggja hornrétt ásum til að ákvarða nákvæma staðsetningu á punkti í rúmi með horn, radíus og hæð. Þetta er það sama og skautuðum hnitakerfi í flugvélinni, en bætti þriðja vídd - hæð. Þetta kerfi er gagnlegt þegar þú vilt að lýsa eða til að rannsaka yfirborð samhverfur um einn ás. Skammtafræði er mjög gagnlegt og handlaginn tól sem getur dregið verulega úr the stærð af fjölda formúlur og útreikninga. Þetta er afleiðing af axial samhverfu rafeinda ský í atóm. The Dirac jöfnunni er leyst í sívalur hnit örlítið öðruvísi en venjulega í kerfinu, og stundum framleiðir óvæntar niðurstöður. Til dæmis, sum forrit vandamálið að ákvarða hegðun grunn agnir (oftast rafeindir) í skammtaðar breyta gerð sviði leyst jöfnur til sívalur hnit.
Því að nota jöfnur til að ákvarða uppbyggingu í efnisagna-
Þessi jafna lýsir grunnskólabörn agnir: þeir sem felst ekki í enn smærri atriði. Nútíma vísindi er fær um að mæla segulmagnaðir stund með mikilli nákvæmni. Svona stað eru frávik til að telja með því að nota Dirac jöfnu gildi með tilraunum mælt segulvægi mun óbeint til kynna flókin uppbygging agnanna. Muna, þetta jafna gildir um fermions, hálf-heiltölu snúningur þeirra. flókinn uppbyggingu af róteinda og nifteinda var staðfest með því að nota þessa jöfnu. Hvert þeirra samanstendur af, jafnvel smærri hluti sem kallast kvörkum. Gluon reit halda kvörkum saman, ekki láta þá falla í sundur. Það er kenning sem kvörkum - það er ekki mest grunnskólabörn agnir heimi okkar. En svo lengi sem fólk hefur ekki nóg tæknilega getu til að staðfesta þetta.
Similar articles
Trending Now