OK, WTF Är ”virtuella partiklar” och existerar de faktiskt?

Bild: Flickr / Dean Hochman Osynliga och mystiska 'virtuella partiklar' finns överallt och förmedlar all verklighet som vi interagerar med varje dag ... eller är de?

  • Forskare vet var utomjordingar kan vara, men människor kommer aldrig att se dem

    Becky Ferreira 04.23.20

    Liksom vanliga partiklar kommer virtuella partiklar oupphörligt upp i fysikerns arbete, i deras teorier, papper och samtal. Men som namnet antyder är de mycket främmande än vanliga partiklar, som redan är notoriskt udda. Partiklar är huvudrepresentanterna för den lilla världen, kvantvärlden. Om du skalade upp allt så att en partikel var lika stor som ett sandkorn, skulle du vara lika lång som avståndet från jorden till solen.

    Fysiker vet av erfarenhet att partiklar utan tvekan finns där. Virtuella partiklar är mycket mer svårfångade, så att de icke-troende säger att de bara finns i abstrakta matematiska formler. Vad betyder det till och med att virtuella partiklar är verkliga?



    Vad är en virtuell partikel?

    Jaeger är en fysiker som blev filosof som publicerade viktiga kvantitativa resultat tidigt i sin karriär innan han tillbringade de senaste tio åren med fokus på fysikens filosofi och tolkning. Han anlände till virtuella partiklar som bara det senaste stoppet på en lång resa för att förstå kvantvärlden.



    attack på titan judar

    Det finns två olika berättelser för virtuella partiklar, och Jaeger prenumererar på vad filosofer kallar den realistiska positionen. Troende eller realister hävdar att virtuella partiklar är verkliga enheter som definitivt existerar.

    Jaeger på sitt kontor. Bild: författare



    Som Jaeger förklarar finns det åtminstone fyra olika övergripande matematiska teorier i kvantvärlden. Den mest grundläggande av dessa kallas kvantmekanik. Virtuella partiklar härstammar från en mer avancerad matematisk apparat som kallas kvantfältsteori (QFT). Om kvantmekanik är som barnboken Clifford den stora röda hunden , då är QFT Necronomicon, bunden i huden - mycket mer arcane och komplex.

    Fysiker använder kvantmekanik för att förklara de mest grundläggande kvantfenomenen, som ljusets samtidiga våg- och partikelnatur. QFT används å andra sidan för att förutsäga resultaten av extrema experiment på platser som Large Hadron Collider (LHC). QFT gör tunga lyft, med andra ord.

    Teknik

    Det finns växande bevis för att universum är kopplat till jätte strukturer

    Becky Ferreira 11.11.19

    LHC är känt för sina spridningsexperiment, där två eller flera partiklar kollideras ihop och sprids av varandra. Under kollisionen förstörs gamla partiklar och nya skapas. Fysiker utför kollisioner om och om igen under mycket kontrollerade omständigheter och försöker förutsäga vilka partiklar som kommer ut och hur. Med tanke på metaforen för ett familjeåterförening, sprider experimenten historien om hur troligt det är att din syster går ut från handskakningen och inte någon annan släkting - en udda och ändå tydlig möjlighet.



    I QFT bestäms sannolikheten för vilken partikel som kommer ut genom en komplicerad ekvation. Fysiker löser det med ett smart trick. De skriver ut lösningen som en summa av mycket enklare termer (summands), som sedan kvadreras. Tekniskt sett innehåller summan oändligt många termer, men i många scenarier är det bara de första termerna som har betydelse. Var och en av termerna i summan innehåller fysiska mängder relaterade till de inkommande och utgående partiklarna, som deras momentum, massa och laddning, som alla kan observeras direkt. Emellertid kan varje term också innehålla fysiska mängder (som massa eller laddning) som motsvarar helt olika partiklar, som aldrig observeras. Dessa är så kallade virtuella partiklar.

    Feynman-diagram

    Oliver Passon är en av de fysiker-filosofer som motsätter sig uppfattningen att virtuella partiklar är verkliga. Han tog sin doktorsexamen. inom partikelfysik och är en mycket erfaren fysiker, men fokuserar nu på utbildningsforskning vid universitetet i Wuppertal i Nordrhein-Westfalen, Tyskland. Han studerar hur partikelfysik ska undervisas för gymnasieelever, för vilka den har blivit en del av standardplanen.

    Virtuella partiklar är en röra, sammanfattas Passon för moderkortet.

    stenbockhoroskop september 2015

    För Passon uppstår den realistiska uppfattningen från en slarvig tolkning av matematiken, och den har fått fysiker att göra andra tolkningsfel, till exempel för att förklara upptäckten av Higgs-bosonen vid LHC. Han skrev om sina åsikter i en papper förra året.

    Två-slits-experimentet verkar visa att individuella matematiska termer i sig inte har någon realism, och endast deras superposition (summering och kvadrat) har betydelse. Således, enligt Passons åsikt, bör virtuella partiklar som dyker upp i individuella QFT-termer inte betraktas som verkliga. Detta argument mot virtuella partiklar är känt av filosofer som superposition-argumentet, och det kan verka som ett starkt argument.

    Men Jaeger tycker att argumentet är utöver poängen. Ironiskt nog ser han denna kritik som fastnat i själva matematiska abstraktioner. Han håller med om att de enskilda termerna inte kan berätta hela historien, 'men det betyder inte att partikeln inte gick genom rymden, sa han.

    Intressanta Artiklar