Dirac ny fanatsoahan-kevitra. Dirac mira. Atsangana hitondra teorian'ny saha

Ity lahatsoratra ity dia mifantoka amin'ny asan'ny Paul Dirac mira izay nampanan-karena indrindra atsangana hitondra Mechanics. Izany dia mamaritra ny hevitra fototra ilaina mba hahatakatra ny ara-batana hevitry ny mira, ary koa ny fomba fampiharana.

Siansa sy ny mpahay siansa

Ny olona dia tsy mifandray amin'ny siansa, dia ny fahalalana ao amin'ny dingana famokarana vokatra sasany majika. Ny mpahay siansa, araka ny hevitry ny olona - dia cranks izay miteny fiteny vahiny, ary kely miavonavona. Getting nahalala ny mpikaroka, lavitra ny siansa ny olona hoy izy indray mandeha fa tsy mahatakatra ny fizika any am-pianarana. Noho izany, ny lehilahy eny an-dalambe dia mimanda afaka tamin'ny fahalalana ara-tsiansa, sy ny fangatahana nahita fianarana kokoa iresahanao hiteny mora kokoa sy intuitive kokoa. Azo antoka Paul Dirac mira isika dia mihevitra, Nandray tsara ihany koa.

fototra poti

Ny firafitry ny raharaha foana po te hahalala saina. Gresy fahiny, ny olona no nahatsikaritra fa ny dingana vita amin'ny marbra, izay naka be dia be ny tongotro, fiovana endrika rehefa mandeha ny fotoana, ka nanoro hevitra: isan-tongotra na mitondra miaraka aminy kapa kely ny zavatra kely. Ireo singa dia nanapa-kevitra ny hoe "ataoma", izany hoe "saratsarahina". Name sisa, nefa Hay fa ny ataoma sy ny poti izay mahatonga ny ataoma - izany iombonana, sarotra. Antsoina hoe ireo poti fototra. Izany dia natokana ho an'ny asa izy ireo Dirac mira, izay tsy namela fotsiny mba hanazavana ny kofehy ireny ny ny elektronika, fa soso-kevitra ihany koa ny fisian'ny antielectron.

Ahevaheva sombiny duality

Ny fampandrosoana ny teknolojia sary tamin'ny faramparan'ny taonjato fahasivy ambin'ny folo, dia tsy nateraky ny lamaody fotsiny ny imprinting ny tenany, ny sakafo sy ny saka, fa koa nampirisika ny azo atao ny siansa. Ary rehefa nahazo teny toy izany fitaovana mora raisina ho toy ny sary haingana (Tadidio aloha hatsiaka tonga ny 30-40 minitra), mpahay siansa nanomboka mg faobe mba hamaha spectra isan-karazany.

Misy tamin'izany andro izany teorian'ny ny firafitry ny akora tsy afaka manazava na milaza mazava tsara ny spectra ny molekiola be pitsiny. Voalohany, ny fanandramana ny Rutherford malaza nampiseho fa ny tsivaky dia tsy toy izany saratsarahina; ny fony mavesatra tsara fototry manodidina izay manome mora ratsy elektrôna. Ary ny fahitana ny radioactivity dia nanaporofo fa ny voam dia tsy monolith, ary nanao ny prôtôna sy netrôna. Ary avy eo ny efa niara hita atsangana hitondra ny angovo, ny tsy fahazoana antoka Heisenberg probabilistic fitsipika sy ny maha fototra poti toerana hampandroso ny fampandrosoana ifotony vaovao iray ara-tsiansa manatona ny fianarana ny manodidina izao tontolo izao. Ny fizarana vaovao - ny fizika ny fototra poti.

Ny tena olana amin'ny fiandohan'ny taona ny lehibe hitan'ny in hiringiriny-madinika dia ny manazava ny fisian'ny vahoaka sy ny fototra sombiny onja fananana.

Einstein dia nanaporofo fa na dia ny fahatsapana photon manana bahoaka, toy ny mafy orina mampita ny fitepon'ny fony, izay latsaka teo amin'ny (mazava tsindry tranga). Amin'ity tranga ity, fanandramana maro teo amin'ny fampielezana ny elektrôna ao an-tsefatsefaky ny nilaza izy ireo, fara fahakeliny, ny diffraction sy ny fitsabahana, dia hafahafa ihany ny hanevahevan'ny. Noho izany, tsy maintsy miaiky: ny fototra poti tamin'izany andro izany zavatra amin'ny bahoaka sy ny onja. Izany hoe, ny faobe ny, hoe, ny elektronika dia toy izay "nohosorana" ao amin'ny angovo fonosana ny onja fananana. Io fitsipiky ny ahevaheva duality sombiny no navelany mba hanazavana Voalohany indrindra Nahoana ny elektronika dia tsy latsaka any an-vihy, ary noho ny antony inona no misy ao amin'ny ny mihodina Ny tsivaky, ary ny fiovana tampoka teo amin'izy ireo dia. Ireo fiovana ary hiteraka ny karazany tsy manam-paharoa ny harena rehetra. Manaraka, fanabeazana fototra dia tsy maintsy manazava sombiny fizika dia toetra mampiavaka ny poti-tena, ary koa ny fifandraisana.

Ny anjara asa ahevaheva ny atsangana hitondra isa

Erwin Schrödinger nanao mahagaga ary mandraka ankehitriny maizina ny fanokafana (miorina amin'ny Pol ny taty aoriana Dirak nanorina ny teoria). Izy dia nanaporofo fa ny toe-misy fototra sombiny, ohatra, dia manoritsoritra ny elektronika miasa ψ onja. Ho azy, dia tsy midika na inona na inona, fa tora-droa dia mety ho nahita ny elektronika amin'ny fotoana nomena ny toerana. Ao amin'io toetry ny fototra poti in Ny tsivaky (na rafitra iray hafa) dia voafaritra amin'ny alalan'ny isa efatra atsangana hitondra. Izany fototra (n), orbital (l), andriamby (m) sy ny kofehy ireny (m _s) isa. Ireo maneho ny fananan 'fototra poti. Toy ny fampitahana, dia afaka mitondra ny diloilo andian-tsoratra. Ny toetra - no lanjany, ny habeny, ny lokony sy ny matavy votoaty. Na izany aza, ny fananana izay mamaritra ny fototra poti, tsy azo takarina intuitively, dia tokony ho fantany amin'ny alalan'ny famaritana ny matematika. Work Dirac mira dia - ny ifantohan'ny lahatsoratra ity dia natokana ho amin'ny farany, ny isan'ny kofehy ireny.

kofehy ireny

Alohan'ny mandeha mivantana any amin'ny mira, dia ilaina ny manazava ny zavatra isa manondro ny kofehy ireny M _s. Izany dia maneho ny angular vahana ny elektronika, ary poti fototra hafa. Io isa foana ny tsara ary afaka maka ny integer sarobidy, aotra na antsasaky ny lanjany (for M _S = 1/2 elektronika). Mihodina - habeny vectorielle ary ny hany izay mamaritra ny fironana ny elektronika. Atsangana hitondra teorian'ny saha mihodina mametraka ny fototry ny fifanakalozana fifandraisana, izay tsy misy mitovy amin'ny ankapobeny intuitive Mechanics. Isa kofehy ireny dia mampiseho ny fomba vectorielle dia mihodina ho avy am-boalohany ho any amin'ny fanjakana. Ohatra iray ho tsotra teboka baolina-penina (anjara manoratra dia aoka ny tsara fitarihan'ny vectorielle). Izany dia mba nankao amin'ny fanjakana am-boalohany, dia ilaina ny hiverina 360 degre. Izany toe-javatra mifanaraka amin'ny indray ny 1. Rehefa niverina antsasany, araka ny fihodinan'ny elektronika dia tsy maintsy ho 720 degre. Noho izany, ho fanampin'ny zavatra manindry mandry matematika, dia tsy maintsy ho lasa maka sary fomba fisainany hahatakatra izany fananana. Just ambony nataonareo tamin'ny asa ahevaheva. Izany no tena "mpilalao" Schrodinger mira izay mamaritra ny fanjakana sy ny toerana misy ny fototra poti. Fa izao fifandraisana amin'ny endrika am-boalohany dia natao ho spinless poti. Nanao ahoana ny toerana misy ny elektronika ihany no afaka mihazona raha generalization ny Schrödinger mira, izay efa natao araka ny asan'ny Dirac.

Bosons sy ny fermions

Fermion - poti amin'ny antsasaky ny lanjany integer kofehy ireny. Fermions dia nanao fandaharana ao amin'ny rafitra (oh ataoma) araka ny Pauli fanilihana fitsipika: isaky ny fanjakana tsy tokony ho mihoatra ny iray sombiny. Araka izany, samy elektronika ao amin'ny tsivaky izany dia toa hafa noho ny hafa rehetra (ny sasany atsangana hitondra isa manana heviny hafa). Atsangana hitondra teorian'ny saha mamaritra tranga iray hafa - bosons. Manana kofehy ireny, ary afaka niara-rehetra ho ao amin 'ny fanjakana. Fampiharana ity raharaha ity antsoina hoe Bose-Einstein condensation. Na dia eo aza ny somary nanamafy tsara ny teorika mety mba haka izany, dia tanterahina indrindra tamin'ny 1995 fotsiny.

Dirac mira

Araka ny voalazanay etsy ambony, Pol Dirak ampy ny mira ny mpahay saha elektronika. Milaza ihany koa ny toerana misy ny hafa fermions. Ny fahatsapana ara-nofo dia sarotra ny fifandraisana sy multifaceted, ary noho ny endrika tokony ho be dia be ny fototra fanatsoahan-kevitra. Endriky ny ny mira dia toy izao manaraka izao:

- (MC ² α _{0 + C Σ ny l t l {} K = 0-3}) ψ (x, T) = aho H {∂ ψ / ∂ T (x, T)},

izay M - faobe ny fermions (indrindra elektrôna), c - velocity ny mazava, p _K - telo mpandraharaha vahana singa (ny famaky X, Y, Z), H - samy namboatra Planck tsy tapaka, X ary T - telo maka sary Flag (izay mifanaraka amin'ny famaky X , Y, Z) sy ny fotoana, tsirairay avy, ary ψ (x, T) - chetyrohkomponentnaya asa onja sarotra, α _{K (l} = 0, 1, 2, 3) - Pauli teraka. Ny farany dia Linear mpandraharaha izay andraikitra eo amin'ny asa ahevaheva sy ny toerana. Raikipohy ity no tena sarotra. Mba hahatakarana, fara fahakeliny, ny votoatiny, dia ilaina ny mahatakatra ny fototra famaritana ny atsangana hitondra Mechanics. Tokony holovany koa ny fahalalana ny matematika niavaka, fara fahakeliny, mahafantatra izay ny Vector, teraka, ary ny mpandraharaha. Manam-pahaizana manokana ny mira amin'ny teny hoe mihoatra noho ny singa. Ny mpahay nokleary Fizika sy ny atsangana hitondra haihetsika zatra, hahatakatra ny maha zava-dehibe ny fifandraisana izany. Na izany aza, dia tsy maintsy miaiky fa ny Dirac mira sy Schrödinger - ihany ny fototra fitsipiky ny matematika famaritana ny dingana izay mitranga eto amin'izao tontolo izao ny atsangana hitondra dia be. Teorika fizika, izay nanapa-kevitra ny hanokan-tena ho poti ny fampianarana fototra sy ny fifandraisana, tsy maintsy mahatakatra ny fototry ny fifandraisana ireo tamin'ny andro voalohany sy ny manarakaraka. Fa izao no mahavariana ny siansa, ary ny any amin'io faritra io dia afaka manao fandrosoana na mba hampaharitra ny anarany, nanendry izany ho any amin'ny mira, ny fiovam-po na ny fananana.

Ny ara-nofo hevitry ny mira

Araka ny nampanantenainy, dia milaza inona no hevitra manafina ny Dirac mira ho an'ny elektronika. Voalohany indrindra, lasa mifandray ity mazava tsara fa ny elektronika no ½ kofehy ireny. Faharoa, araka ny mira, ny elektronika manana andriamby anaty fotoana. Tsy mitovy ny Bohr magneton (fototra iray andriamby fotoana). Fa ny tena zava-dehibe ny fahazoana izany vokatry ny tahan'ny mifototra amin 'ny inconspicuous mpandraharaha α _l. Famaranana ny Dirac mira avy amin'ny Schrödinger mira naka ela. Dirac voalohany nihevitra fa ireo mpandraharaha manakana ny fifandraisana. Miaraka amin'ny fanampian'ny samy hafa matematika tetika izy niezaka ny manilika azy tsy ho mira, nefa tsy nahazo. Ho vokany, ny Dirac mira maimaim-poana ho an'ny mpandraharaha efatra poti ahitana α. Tsirairay amin'izy ireo maneho ny lasitra [4x4]. Roa mifanitsy amin'ny tsara faobe ny elektronika, izay manaporofo fa misy roa fepetra ny kofehy ireny. Ny hafa roa manome vahaolana ho an'ny ratsy poti-bahoaka. Ny tena fahalalana fizika fototra manome ny olona iray hanatsoaka hevitra fa misy azo atao amin'ny zava-misy. Fa ho toy ny vokatry ny fanandramana dia hita fa ny roa farany matrices no vahaolana ho amin'ny efa misy poti, elektronika mifanohitra - anti-elektronika. Toy ny elektronika, positron (antsoina hoe ity sombiny) manana bahoaka, nefa ny anjara-raharaha ny tsara.

positron

Na oviana na oviana nitranga tao amin'ny vanim-potoana ny zavatra hitan'ny de atsangana hitondra Dirac tamin'ny voalohany tsy nino ny fanatsoahan-kevitra. Tsy sahy mamoaka mivantana ny faminaniana iray sombiny vaovao. Na izany aza, ao amin'ny maro ny taratasy sy ny fivorian'ny manam-pahaizana amin'ny manam-pahaizana isan-karazany no nanantitrantitra ny mety ny fisiany, na dia tsy postulated. Tsy ela anefa dia taorian'ny fanesorana io tahan'ny positron malaza hita ao cosmic taratra. Noho izany, ny fisiany, tsy nisy voamarina empirically. Positron - ny voalohany nahita olona antimatter singa. Positron teraka toy ny kambana mpivady (kambana ny hafa - dia elektronika) eo amin'ny fifandraisana amin'ny photons amin'ny avo indrindra fananana angovo cores tao amin'ny saha herinaratra matanjaka. Omeo tarehimarika dia tsy (sy ny mpamaky liana dia hahita ny tenany rehetra ny vaovao ilaina). Na izany aza, tsy hanenenana manindry fa izany dia cosmic ambaratonga. Mba hamokarana ny angovo ilaina photons ihany galactic Mipoaka ny fipoahana sy ny fifandonana. izy ireo ao amin'ny maro ihany koa hita ao amin'ny nuclei ny mafana kintana, anisan'izany ny masoandro. Fa ny olona iray mazàna foana ny tombony. Ny fandringanana sy ny antimatter ny zavatra manome be dia be ny hery. Mba hisakanana izany dingana sy ny nataony ho amin'ny tsara ny olombelona (ohatra, mety ho fitaovana mahomby amin'ny interstellar sambokeliny teo an-fandringanana), dia nianatra ny olona hanao ny prôtôna ao amin'ny laboratoara.

Indrindra indrindra, lehibe accelerators (toy ny LHC) dia afaka mamorona elektronika-positron mpivady. Teo aloha ihany koa Misy milaza fa, tsy dia fototra antiparticles (Ankoatra ny elektronika vitsivitsy azy ireo bebe kokoa), fa ny rehetra antimatter. Na kely na tapa-krystaly ny antimatter no hanome ny hery ny planeta (angamba i Superman Kryptonite antimatter?).

Indrisy anefa, ny famoronana ny antimatter nuclei mavesatra noho ny hidrôzenina tsy mbola voarakitra tao amin'ny fantatra rehetra izao. Na izany aza, raha ny mpamaky dia mihevitra fa ny fifandraisana amin'ny raharaha (mariho, dia ny fananana, fa tsy ny iray elektronika) amin'ny fandringanana positron mifarana avy hatrany, dia diso. Rehefa positron deceleration amin'ny hafainganam-pandeha avo ao amin'ny ranon-javatra sasany tsy mety mipoitra mifandraika aotra elektronika-positron mpivady, antsoina hoe positronium. Fananganana ity dia manana fananana sasany ny ataoma, ary na dia ny fahafahana hiditra ao simika fanehoan-kevitra. Fa misy io fotoana fohy tandem marefo ary avy eo mbola handringana amin'ny émission roa, ary amin'ny tranga sasany, ary telo Gamma taratra.

fatiantoka ny mira

Na dia eo aza ny zava-misy fa izany fifandraisana hita ny anti-elektronika sy ny antimatter, dia manana lehibe hantsana lalina manjaka. Manoratra Equations sy ny modely miorina amin'ny nanorina azy, dia tsy afaka hilaza mialoha ny fomba ny poti dia teraka sy nandrava. Izany no rakitra soa fanesoana ny atsangana hitondra izao tontolo izao: ny teoria, nilaza mialoha ny fahaterahan'i-antimatter zavatra tsiroaroa, dia tsy afaka ampy dingana momba izany. Tombon-dahiny io dia esorina amin'ny teorian'ny saha atsangana hitondra. Ny fampidirana ny quantization ny saha, modely io dia mamaritra ny fifandraisana, anisan'izany ny famoronana sy ny fandringanana ny fototra poti. Ny "atsangana hitondra teorian'ny saha" amin'ity raharaha ity dia midika hoe tena manokana teny. Izany no toerana fizika izay mandalina ny fitondran-tena ny atsangana hitondra saha.

Dirac ny mira in cylindrical Flag

Aloha, dia aoka fantatrao ny atao hoe rafitra mandrindra cylindrical. Raha tokony ho ny mahazatra mifanohitra izy telo perpendicular famaky mba hamantarana ny tena toerana ny teboka iray ao amin'ny toerana mampiasa ny fiolahana, ny rayon sy ny hahavony. Izany dia mitovy toy ny tendrony rafitra handrindra ny fiaramanidina, fa nanampy ny lafiny fahatelo - haavony. Ity tontolo ity no mahasoa rehefa te-hamaritra na mba hanadihady ny momba ny etỳ ambonin'ny symmetrical mpiray iray. Atsangana hitondra haihetsika dia tena mahasoa sy mora raisina fitaovana izay afaka mampihena be ny habeny ny isan'ny raiki-pohy sy ny kajikajy. Izany dia vokatry ny axial symmetry ny elektronika rahona amin'ny Ny tsivaky. Ny Dirac mira dia voavaha amin'ny fomba hafa cylindrical Flag kely noho ny mahazatra amin'ny rafitra, ary indraindray mamokatra vokatra tsy nampoizina. Misy, ohatra, ny olana fampiharana ny famaritana ny fitondran-tena ny fototra poti (matetika elektrôna) ao amin'ny saha quantized hanova karazana voavaha equations ho cylindrical Flag.

Mampiasa equations mba hamaritana ny firafitry ny particulate

Izany dia mamaritra ny fampianarana fototra mira poti: ireo izay tsy javatra dia avy amin'ny zavatra kely aza. Siansa maoderina dia afaka mandrefy ny andriamby fotoana avo araka ny marina. Noho izany, ny mismatch mba hanisa mampiasa ny Dirac mira soatoavina tamin'ny andrana norefesiny andriamby dia tsy mivantana fotoana sarotra maneho ny firafitry ny poti. Tadidio, io mira Mihatra amin'ny fermions, ny antsasany-integer kofehy ireny. sarotra rafitra prôtôna sy netrôna no voamarina amin'ny alalan'ny fampiasana izany mira. Tsirairay amin'izy ireo dia ahitana singa antsoina hoe na dia kely quarks. Gluon saha miara-mihazona ny quarks, fa tsy namela azy ireo ho masina. Misy teoria izay quarks - fa tsy ny tena fototra poti ny izao tontolo izao. Fa raha mbola ny olona no tsy ampy fahaiza-manao ara-teknika mba hanamarinana izany.