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基本粒子在量子场论中是能量包吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-12-12 08:56:09

不是能量包,而是接近。

在我们最好的物质理论,量子场论中,所有的物质都以基本场及其激发的形式出现。以量子电动力学为例。它是两个场的理论:电磁场和电子场。每一次有事情发生,它等于创造或破坏一个激发的电磁场(一个光子);或者在电子场中产生或破坏一对激发态(电子和它的反粒子,正电子)。

你可能想知道为什么会有这样的区别;为什么有可能产生单个光子,但电子和正电子必须成对出现。这是因为这些刺激不只是能量包。它们是能量、动量、角动量(自旋)的包,可能还有其他守恒量,比如电荷。

光子有能量,动量和自旋;只要这些量在产生光子的相互作用中守恒,光子就可以被创造出来。在一个观察者参照系中,这意味着无论能量、动量或角动量被传递给光子,相同数量的能量、动量和角动量必须被粒子或创造它的粒子所失去。(这实际上会对哪些交互可能,哪些不可能产生一些限制,但我就不深入了。)

然而,电子也是带电荷的。所以在电子场中产生激发,也就是一个电子,意味着某个单位的电荷必须来自某个地方。如果同时产生一个正电子,这个问题就解决了,正电子有一个相反单位的电荷。这两个电荷相互抵消,电荷的整体变化保持为零,所以只要满足其他守恒定律,电子-正电子对的产生就可以进行。

所以,在量子场论中,基本粒子是包,或量子(潜在场的量子化激发),但它们远不止是能量包。
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