当电子与原子结合时,它的行为像波还是像局域量子激发?

时间:2021-07-10 09:51:28   作者:
简单地说,我们以氢原子的一个电子为例。从最可靠的量子电动力学理论(QED)来看,电子是通过电磁场与有效质子场相互作用的激发量子。电子,比如说处于束缚状态,是一个具有确定的能量、角动量、自旋、电荷和静止质量的量子,这些确定的能量、角动量、自旋、电荷和静止质量表征了它所占据的场的状态,并且仍然限制在状态的有效有限扩展范围内。在这种状态下,电子量子表现得好像它是一个固定的波,正如可以看到,如果它的位置在这种状态下重复记录。

然而,如果电子量子获得的能量大于它的电离阈值能量,那么它可以占据一个自由量子状态,该状态可以通过其能量、线性动量、自旋、电荷和静止质量来表征。在这种状态下,电子量子表现得像一个自由传播的波,它可以离开质子到任何距离(如果不受干扰的话),直到它的能量/动量被记录;如果它是一个粒子。所以,电子是它的场的量子,不是粒子或波,但它的行为会根据它可能处于的不同量子态,以及它在那种状态下是如何被记录的而不同。

就其本身而言,电子量子是一种具有固定电荷、静止质量和自旋的某种功效,当其场的一种状态被激发到真空之上时,这种功效就产生了。它也可以完全消失(例如,通过与一个正电子量子的相互作用),当激发的状态的电子和正电子场被熄灭,例如,通过激发的两个量子(称为光子)的相互作用的电磁场。这些场在宇宙中无处不在。
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