Gunaanad Dirac ee. Dirac isla'egta. Aragti Quantum beerta

Maqaalkani waxa uu diiradda saarayaa shaqada ee isla'egta Paul Dirac taas oo si weyn u hodan Farsamoyaqaan galmada. Wuxuuna qeexayaa fikradaha aasaasiga ah ee lagama maarmaanka ah si ay u fahmaan macnaha jirka ah ee isla'egta, iyo sidoo kale hababka ay codsiga.

Sayniska iyo saynisyahano

Qofka aan la xidhiidha sayniska, waa habka wax soo saarka aqoonta qaar ka mid ah saamaynta sixir. Seynisyahanada, ra'yiga dadka - waxaa cranks ku hadla luqad qalaad oo wax yar is kibriya. Is ogyahay cilmi, ka fog nin sayniska mar wuxuu sheegay in uu ma ay garan physics ee dugsiga. Sidan buu ninkii jidadka la deyrka off ka cilmiga sayniska, iyo codsiyada waxbarasho wada in ay ka fudud oo ka dareen hadlo. Sida xaqiiqada ah Paul Dirac isla'egta aan ku fekereyno, ayaa soo dhaweeyay iyo sidoo.

Qurub hoose

Dhismaha arrinta had iyo jeer ku faraxsan maskaxda cajiib ah. In Giriigii hore, qof ayaa ogaaday in tallaabooyinka marmar ah, kuwaas oo qaaday badan oo lugta, isbeddelka qaab muddo, oo soo jeediyay, cag kastana ama kabtiisa xanbaarsan yahay waxaa la yara yar ee arrinta. Arimahan waxaa ay go'aansatay in ay soo wac "atamka", in uu yahay "qaybin karo". Name weli, laakiin waxa ay ka leexatay in ay atamka iyo qayb ka ah in ay kor u atamka - xarunta isla, oo adag. Qurub waxaa lagu magacaabaa hoose. Waxaa naga go'an tahay in shaqada ay Dirac isla'eg oo loo ogol yahay ma aha oo kaliya si ay u sharxaan wareejin ee electron ah, laakiin sidoo kale soo jeedinaya in joogitaanka antielectron.

duality Wave-walxaha

Horumarinta ee photos technology goor dambe oo qarnigii sagaal iyo tobnaad, qariyo ma aha oo kaliya fashion ee laftiisa imprinting, cunto iyo bisadaha, laakiin sidoo kale u dallacsiiyey fursadaha sayniska. Ka dib markaan ka helay sida qalab ku anfacaya sida sawirka deg deg ah (xusa hore gaadhista soo gaadhay oo ku saabsan 30-40 daqiiqo), saynisyahano bilaabay tirade si uu u xaliyo noocyo kala duwan oo spectra.

Hadda jira ee aragtida wakhtiga qaabka walxaha aan si cad u sheegi karay ama la saadaaliyo spectra ee u taagoo adag. First, tijaabo caanka ah ee Rutherford muujisay in la eb sidaas ma aha qaybin karo, qalbigiisu wuxuu ahaa halyeeyada wanaagsan culus ku wareegsan oo bixisa electrons negative fudud. Markaas helitaanka shucaaca caddeeyeen in yaruna ma aha monolith ah, oo wuxuu ka kooban yahay protons iyo neutrons. Oo markaas helay ku dhowaad isku mar ah galmada ee tamarta, Heisenberg mabda'a la hubin iyo dabeecadda probabilistic ee goobta Qurub hoose horumarinta hab cilmiyaysan oo ah aasaas cusub oo baadhitaan ah ee adduunka ku xeeran siin wadadii. qaybta A cusub - ee physics qayb hoose.

Arinka u muhiimsan marka waagu ee la da'da ah daahfurtay weyn ee miisaanka aalladda yar ahaa si ay u sharxaan joogitaanka tacsida walxaha hoose iyo guryaha la ruxruxo.

Einstein caddeeyeen in xitaa photon dismo ayaa mass ah, sida adag a gudbiya garaaca wadnaha ah, oo ku dhacda ah (ifafaale cadaadis iftiinka). Xaaladdan oo kale, tijaabooyinka badan jejebinta electrons ee meelaha dillaacsan ee sheegay in ugu yaraan ay leeyihiin diffraction iyo faragelinta, waa hanti oo kaliya in ay ku ruxruxaa. Sidaas darteed, waxaan u lahaa in ay galin: Qurub hoose waqti isku mid ah shay la mass ah oo la ruxruxo. Taasi waa, mass ee, ku odhan, electron ah sidii wax "lahu" in xirmo tamarta in guryaha la ruxruxo. Tani waxay mabda'a of duality ruxruxo-qayb ayaa loo ogol yahay si ay u sharxaan ugu horreeya oo dhan muxuu electron ku dhici ma gelin xuduntii, iyo waxa sababo jira kastana falagiisuu dhex eb ee, oo ay ka dhexeeya iyaga waa kadis ah. gudubka iyo Kuwani dhalin spectrum gaar ah si ay wax kasta. Next, physics walxaha hoose waa in uu sharax ahaa sifooyinka isu qayb ka ah, iyo sidoo kale isdhexgalka ay.

Shaqada la ruxruxo ee tirada galmada ah

Erwin Schrödinger sameeyey la yaab leh oo ilaa haatan dahsoon furitaanka ah (ku saleysan uu ka dib Pol Dirak dhisay uu aragti). Waxa uu cadeeyay in gobolka of walxaha hoose kasta, tusaale ahaan, wuxuu qeexayaa ψ ah shaqo la ruxruxo electron. laftiisa By, taas micnaheedu ma aha wax, laakiin waxa ay Square doonaa jaaniska helo electron ee hal dhibic ka siiyey meel bannaan. In gobolka this of Qurub hoose ee la eb (ama nidaam kale) waxaa lagu tilmaamay by afar lambar galmada. Tani weyn ee (n), orbital (l), magnetic (m) iyo lataliyaha (m _s) tirada. Waxay muujiyaan sifooyinka qurubyada hoose. Sida isbarbardhig, waxaad keeni kartaa block saliidda. dabeecadihiisa - miisaanka, size, midabka iyo content baruurta. Si kastaba ha ahaatee, guryaha in ay sharaxaad ka qayb hoose, oo aan la fahmi karaa aad maskax ahaan, waxay tahay in la ogaado iyada oo sharaxaad ka xisaabeed. Work Dirac isla'egta waa - diiradda this article u hibeeyeen ilaa ay dambaysta ah, tirada wareejin.

Lataliyihii

Ka hor inta si toos ah Socota si isla'eg, waxaa lagama maarmaan ah in uu sharaxo waxa ay tusinaysaa tiro wareejin m ee _s. Waxa ay muujinaysaa in dardar angular gaar ah electron ah, iyo qayb ka hoose ee kale. Tirada Tani waa mar walba wanaagsan, oo waxay qaadan kartaa qiimaha abyoonaha ah, eber ama qiimaha badh (waayo, m _s = 1/2 electron). Lataliyihii - dulinka size iyo mid ka mid ah oo kaliya in qeexayaa orientation ee electron ah. Aragti beerta Quantum geliya ayna miiqdaan saleysan dhexgalka dhaafsiga, taas oo uu leeyahay ma dhigiisa ee makaanikada guud ahaan dareen leh. Tirada wareejin ay muujinaysaa sida ay dulinka waa soo jeedin inay u yimaadaan si ay gobolka asalka ah. Tusaale ahaan laheyd ah qalinka kubada dhibcood caadiga ah (qayb ka mid dayn doonaa jihada wanaagsan ee dulinka qoray). Taasi waxay gobolka asalka yimid, waxaa lagama maarmaan ah in ay soo jeedin 360 digrii. xaaladda Taasi waxay u dhigantaa dambe ee 1. Marka qeybtii dib, sida wareeg electron waa in ay ahaadaan 720 digrii. Sidaas, marka lagu daro dareen xisaabta, waa yeelatay fikirka aan ollogga ah in la fahmo hantida this. Just kor ku xusan ula macaamilooteen shaqada la ruxruxo. Waa "actor" isla'eg ugu weyn Schrodinger by kaas oo kuu sharaxaya gobolka iyo meel ka mid ah qayb ka hoose. Laakiin xiriirka this ee Qaabkiisu waxaa loogu talagalay qayb spinless. Sharax gobolka electron kaliya qaban karo haddii guud ee isla'egta Schrödinger ah, kaas oo loo sameeyey shuqulkii Dirac.

Bosons iyo fermions

Fermion - qurubyada la qiimaha wareejin bar-abyoonaha. Fermions waxaa lagu abaabulaa nidaamyada (tus atamka) sida ay mabda'a saarida Pauli: in gobol kasta waa in wax ka badan hal qayb. Sayidka, electron kasta ee la eb waa xoogaa ka duwan kuwa kale oo dhan (qaar ka mid ah tirada galmada wuxuu leeyahay macnaha kala duwan). Aragti beerta Quantum qeexayaa kiis kale - bosons. Waxay leeyihiin wareejin ah, oo dhan isku mar noqon kartaa in gobolka la mid ah. Hirgelinta kiiskan yeedhay uumiga Bose-Einstein. In kasta oo ay si cadaalad ah iyo sidoo kale xaqiijiyay in suurtagalnimada akhriska si aad u hesho, waxaa muhiimad fuliyay sanadkii 1995 oo keliya.

Dirac isla'egta

Sida aan kor ku sheegay, Pol Dirak dheefay isla'eg ah electron beerta classical. Waxa kaloo u qeexayaa xaaladda ka mid ah fermions kale. dareenka jirka ah ee xiriirka ka adag yahay oo wajiyo badan, iyo sababta oo ah qaabka waa in ay wax badan oo gunaanad aasaasiga ah. Form ee isla'egta waa sida soo socota:

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

halkaas oo m - mass of fermions (gaar ahaan electrons), c - xawaaraha iftiinka, p _k - saddex ka shaqeeya qayb dardar (ku faasas x, y, z), H - hagaajiyeen Planck ee joogto ah, x iyo t - saddex wadataa aan ollogga (u dhiganta faasaska X , Y, Z) iyo waqtiga, siday u kala horreeyaan, iyo ψ (x, t) - chetyrohkomponentnaya shaqo la ruxruxo adag, α _{k (k} = 0, 1, 2, 3) - furta Pauli. Arintaan waa shaqeeya toosan in dhaqmaan on shaqo la ruxruxo iyo boos. formula Tani waa arrin adag. Si loo fahmo ugu yaraan qaybaha, waxaa lagama maarmaan ah in la fahmo Qeexidda aasaasiga ah ee makaanikada galmada. Sidoo kale waa inaad aqoon xisaabeed cajiib ah si ay ugu yaraan u ogaado wixii dulinka, shaxda, iyo shaqaale ah. foomka Specialist ee isla'egta in ka sii badan qaybaha ay ku odhan. Nin u yaqaanna ee physics nuclear iyo makaanikada galmada yaqaanaan, fahmaan muhiimadda ay leedahay xiriir this. Si kastaba ha ahaatee, waa in aan qirto in isla'egta Dirac iyo Schrödinger - kaliya mabaadii'da hoose ee description oo xisaab ahaan geedi socodka in ay ka dhacaan dunida ka mid ah tiro galmada. physicists akhriska, kuwaas oo go'aansaday in uu iska sooco, si ay qayb ka hoose iyo isdhexgalka ay, waxay leeyihiin si ay u fahmaan nuxurka ka mid ah xiriirka on heerka koowaad iyo labaad. Laakiin sayniska this waa soo jiidasho leh, oo waa in meesha this ka dhigi kartaa xog la helo ama inuu magiciisa hurin, waxa uu u xilsaarayo si isla'eg, diinta ama hanti.

Macnaha jirka ah ee isla'egta

Sida aan u ballanqaaday, aan sheego waxa gunaanad qariyaa isla'egta Dirac ee electron ah. Marka hore, la xiriirta uu noqdo cad in wareejin electron ah ½ waa. Marka labaad, sida ay isla'eg, electron uu leeyahay xilligan ah jaleelada magnetic. Waa isku mid in magneton Bohr ah (hal daqiiqad magnetic hoose). Laakiin natiijada ugu muhiimsan ee loo helo saamiga this been in _k α wadaha _{inconspicuous.} Gunaanad ee isla'egta Dirac ka isla'egta Schrödinger ku qaadatay waqti dheer. Dirac markii hore u maleeyey in ka shaqeeya, kuwaas oo ka Celiya xiriirka. Iyada oo taageero ka tricks xisaabeed oo kala duwan uu isku dayay in ay iyaga saaro ka isla'egta, laakiinse ma uu guulaysto. Sidaas darteed, isla'egta Dirac ee Qurub free ka mid ah afar α operator. Mid kasta oo iyaga ka mid ah ay ka dhigan tahay shax [4x4]. Laba dhigmaan mass wanaagsan ee electron ah, taas oo daliil u ah in ay jiraan laba qodobo ka mid ah ay wareejin. Qaar kale waxay laba siin xal u Qurub mass xun. aqoonta aasaasiga ah ee physics siiyaan qofka in lagu gabagabeeyo in ay tahay wax aan macquul aheyn in xaqiiqada. Laakiin sabab u ah tijaabo ku soo la ogaaday in labadii matrices ugu danbeysay ee ay xal u yihiin ka qayb jira, electron soo horjeeda - anti-electron. Sida electron, Sawirid ah (sidaas loo yaqaan walxaha this) ayaa mass ah, laakiin amarka waa ay wanaagsan tahay.

Sawirid

Sida inta badan ka dhacay Zaman oo ka mid ah daahfurtay ee galmada Dirac marka hore aan rumaysan gunaanad iyaga u gaar ah. Ma uusan ku dhicin in ay si cad u daabacaan saadaasha of walxaha cusub. Si kastaba ha ahaatee, in tiro ka mid ah waraaqaha iyo symposia on culimada kala duwan ayaa ku nuuxnuuxsaday suurtagalnimada ee jiritaankeeda, inkasta oo aan la WardheerNews.com,. Laakiin ugu dhakhsaha badan ka dib ka bixitaankii of this Sawirid ratio caanka la ogaaday in shucaaca runtan. Sayidka, jiritaankeeda ayaa la xaqiijiyay siman. Sawirid ah - dadka helay element ugu horeysay antimatter. Sawirid ah ku dhashay mid ka mid labada nin oo mataano ah (mataanka kale - waa electron ah) dhexgalka ee photons la diirkja walax tamarta aad u sarreeya in a beerta korontada xoog leh. Sii tirooyinka aan doonno (iyo akhristaha danaynaya isaga qudhiisu ka heli doontaa dhammaan macluumaadka loo baahan yahay). Si kastaba ha ahaatee, waxaa haboon adkaynaya in tani ay tahay qiyaasta runtan. Si loo soo saaro ee photons tamarta looga baahan yahay oo kaliya kartaa qarax supernovaer iyo shilalka galactic. waxay sidoo kale ku jira tiro ka mid ah ku jira ee nuclei xiddigaha kulul, oo ay ku jiraan qorraxda. Laakiin qof had iyo jeer ku socotaa in uu faa'iido. baabi'inta ayaa ah arrinta iyo antimatter siiyaa tamar badan. Si loo xakameeyo nidaamka this iyo in ay ku riday, waayo, waxyaalaha wanwanaagsan ee Dadka (tusaale ahaan, waxay noqon lahayd wax ku ool ah matoorada maraakiibta interstellar in baabi'inta), dadka ay barteen in ay ka dhigi protons ee shaybaarka.

Gaar ahaan, Sheelare waaweyn (sida LHC ah) abuuri karaan labada ciyaaryahan electron-Sawirid ah. Hadda ka hor ayaa sidoo kale waxaa la soo jeediyay in ay jiraan antiparticles hoose ma ahan oo keliya (marka lagu daro electron u yar oo dheeraad ah), laakiin antimatter oo dhan. Xataa cad yar ee crystal mid ka mid ah antimatter siin lahaa tamarta caalamka (waxaa laga yaabaa in Kryptonite Superman ahaa antimatter?).

Laakiin hoogtay, abuurista nuclei antimatter badan hydrogen culus oo aan la diiwaan in caalamka loo yaqaan. Si kastaba ha ahaatee, haddii akhristaha u maleeyo in dhexgalka ee arrinta (la soco, waa walaxda, ma of hal electron a) la baabi'inta Sawirid ah si degdeg ah uu dhamaado, wuu khaldanyahay. Marka deceleration Sawirid ah ee xawaaraha sare ee cabitaanno ah qaar ka mid ah la non-eber itimaalka baxdo labada ciyaaryahan electron-Sawirid la xiriira, loo yaqaan positronium. formation waxa uu leeyahay guryaha qaar ka mid ah la eb iyo xitaa awood u leh inay galaan falgalka kiimikada. Laakiin waxaa jira waqti gaaban tusmo jilicsan iyo markaas weli annihilates la warshadu hawada ee laba, iyo xaaladaha qaarkood, oo saddex rays gamma.

darrada isla'egta

In kasta oo xaqiiqda ah in iyada oo loo marayo xiriirka this la ogaaday by anti-electron iyo antimatter, waxa uu leeyahay khasaare weyn. Qoraalka egta iyo model dhisay ku salaysan waxa on, ma awoodaan in la saadaaliyo sida qayb ka yihiin ku dhashay oo ku baabbi'iyeen. Tani waa sarbeeb hanti ah ee dunida galmada: aragtida ah, saadaaliyay dhalashada lammaane arrinta-antimatter, ma awoodo inuu ku filan qeexaya geedi socodka this. khasaaro waxaa lagu reebay in aragtida beerta galmada. By soo bandhigid quantization ee beeraha, model this qeexayaa wada, oo ay ku jiraan abuurka iyo baabi'inta qayb hoose. By "Aragti beerta galmada" haddii ay dhacdo taasi ka dhigan tahay muddada aad u gaarka ah. Tani waa meel ka mid ah physics in daraasaad dhaqanka beeraha galmada.

isla'egta Dirac ee wadataa cylindrical

Si aad u bilawdo, ha aad u ogaato waxa cylindrical ah habka dhidibada. Halkii caadiga ah saddex faasas labada dadab iyo si loo ogaado goobta saxda ah ee dhibic in meel bannaan oo la isticmaalayo xagal, ee gacan iyo height. Tani waa isku mid sida nidaam kala horjeeda duwo diyaaradda, laakiin daray aragti saddexaad - height. Nidaamkan waa mid waxtar leh marka aad rabto in aad ku tilmaami ama si ay u baaraan dusha symmetrical ku saabsan mid ka mid ah dhidibka. Farsamoyaqaan Quantum waa qalab aad u faa'iido badan oo anfacaya oo si weyn hoos ugu dhigi kartaa size ee tirada qaaciidooyinka iyo xisaabinta. Tani waa natiijo ah oo dhabanada axial daruur electron in la eb ee. isla'egta Dirac waxaa xallin in wadataa cylindrical wax yar ka duwan sida caadiga ah ee nidaamka, iyo mararka qaarkood soo saartaa natiijada lama filaanka ah. Tusaale ahaan, qaar ka mid ah codsiyada dhibaatada go'aaminta habdhaqanka of Qurub hoose (sida caadiga ah electrons) ee quantized ka beddesho beerta nooca isleegyo xalin si wadataa cylindrical.

Isticmaalka isleegyo si loo ogaado qaab-dhismeedka particulate ah

isla'egta wuxuu qeexayaa Qurub hoose: kuwa aadan ka kooban yihiin xubno xitaa kuwa yaryar. sayniska casriga ah waa inay awoodaan inay ku qiyaasto daqiiqado magnetic saxsanaan sare. Sayidka, jaanqaadayn ah inay tiriyaan isticmaalaya qiyamka isla'egta Dirac experimentally qiyaasay daqiiqad magnetic si dadban tilmaami doonaa qaab-dhismeedka adag oo qayb ka ah. Xasuustaan, isla'egta waxay khuseysaa fermions, ay wareejin bar-abyoonaha. Qaab-dhismeedka kakan ee protons iyo neutrons la xaqiijiyay adigoo isticmaalaya isla'egta this. Mid kasta oo iyaga ka mid ah waxay ka kooban tahay qaybaha xitaa ka yar loo yaqaan quarks. beerta Gluon wada haysta quarks ah, isagoo aan daynin iyaga dhici gooni. Waxa jirta aragti ah in quarks - ma ahan Qurub ugu hoose oo ka mid ah dunida. Laakiin ilaa inta dadka aan haysan awoodda farsamo oo ku filan in this xaqiijiyo.