Дурацкий вопрос… но.
Вот мысленный эксперимент. Есть Мощни источник гамма лучей. Есть вакуум. тоже мощни.
Есть ещё более мощный магнит, либо электрическое поле с хорошим таким напряжением.
(см. картинка)
И гаммалучи — выбивают из вакуума вирт–е частицы. В области действия отклоняющих магнитов либо эл. поля.
Что будет в таком случае происходить с вирт–ми частицами?

размер 400x400, 23.59 kb

GD Star Rating
loading...
Tagged with →  

27 Responses to Вопрос про магнит и лучи

  1. El7:

    Эта… ну если я МАТ спорол, то так и скажите 🙂

  2. 45M_olym:

    Вопрос поставлен не совсем правильно, как мне кажется. Для возникновения виртуальных частиц не нужно ни наличия электрического/магнитного поля, ни гамма–излучения (которое тоже является электромагнитным полем). То есть в вакууме (физическом, лол) спонтанно рождаются и взаимоуничножаются электрон–позитронные пары, которые живут очень маленькое время (t=h/E. То есть можно сказать, что наблюдается нарушение закона сохранения энергии, но это не страшно, потому что энергия определяется с точностью до ?Е?t=h/2?, где ?t — время измерения). Если за это время они провзаимодействовали с фотоном/электрическим полем, то они могут стать вполне реальными частицами за счет отбора энергии поля или поглощения фотона.
    В магнитном поле такие частицы будут двигаться по спиралям, закрученным в разные стороны (из–за разных знаков заряда электрона и позитрона). В электрическом поле они будут двигаться по параболам, но, опять же, в разные стороны (по той же причине).
    В общем, вопрос поставлен правильно, но «виртуальные частицы» следует заменить на «частицы», так как после их «выбивания» из вакуума гамма–квантом они перестают быть виртуальными 🙂

  3. El7:

    эээ.. поле это я типа пытаюсь их разделить. после выбивания их из вауума. ну например чтобы потом ссыпать их а керамические шары и продавать

  4. 45M_olym:

    а в чем проблема? СОЕДИНЯЙ@РАЗЪЕДИНЯЙ! (:

  5. El7:

    ну то есть это реально возможный процесс?

    Хм… а если без шуток — то как можно использовать эти вот позитроны с электронами?
    тут ведь ещё всё упирается в «рентабельность».
    не каждый же квант — выбивает. итп.

  6. 45M_olym:

    процесс вполне реальный, если не ошибаюсь, именно так экспериментально впервые и был обнаружен позитрон.
    Как можно использовать… С пользой для отдельно взятого человека, я думаю, пока никак, для науки же это очень важное явление, так как оно доказывает правильность теории Дирака, и, как следствие, квантовой механики в целом (хотя далеко не только это подтверждает правильность квантовой механики 🙂 ). Дираком в каком–то там лохматом году было предсказано (точнее теоретически выведено) существование позитрона, да и вообще античастиц.
    Сейчас позитроны используются для создания и исследования антивещества (например недавно был получен атомарный антиводород). Это охуенно 🙂

  7. DaDummy:

    нам преподаватель по фтт рассказывал, что он в детстве сделал камеру вильсона и наблюдал в ней рождение электрон–позитронных пар.

  8. El7:

    ммм… это то я знаю. Я просто пытаюсь представить — а что если бы этот эффект использовался ну скажем промышленно. гипотетически.
    то есть есть некая установка в которой ну скажем 50% гамма квантов — выбивают эти самые пары.

    ну например есть у нас плотный пучок позитронов. Что это нам даёт?

  9. DaDummy:

    а вообще, за это же вроде нобелевку даже кому–то дали

  10. 45M_olym:

    это дает нам плотный пучок позитронов, не больше и не меньше. Ну а кроме шуток, я где–то читал, что на позитронии (связанное состояние электрона и позитрона) возможно создание гамма лазера, но об этом пока еще очень рано говорить.
    Также антивещество вкупе с веществом — идеальный способ запасания энергии, так как при аннигиляции выделяется энергия в чистом виде 🙂
    В общем, нам, простым смертным ничего это пока не дает.

  11. 45M_olym:

    только что на википедии прочитал, что ему же, Вильсону, и дали (:

  12. DaDummy:

    из уравнения Дирака получается закон дисперсии Е2 = m2p2 + m4p4. исключить решения с отрицательной энергией нельзя. получается две ветки — одна направлена вниз — с отрицательными энергиями, другая — вверх. Дирак первый дал интерпретацию ветке с отрицательными энергиями, которая привела к предсказанию античастиц. Согласно Дираку, в основном состоянии все состояния на нижней ветке заполнены, а на верхней — пусты. При этом нижняя ветка не создаёт поля и не даёт никакого вклада в энергию (вот этого я никак не могу уложить в своей голове, но Дирак такой Дирак). Если поглощается фотон с энергией большей 2mc2 = 1МэВ, то частица перейдёт в свободное состояние — это соответствует рождению электрон–позитронной пары. То есть пустое состояние на ветке отрицательных энергий мы воспринимаем, как частицу с положительным зарядом.
    я вот к чему: в физике твёрдого тела всё то же самое происходит при рождении электронно–дырочных пар. при этом нам, вроде как, без разницы, рассматривать ли при явлениях переноса движение отрицательного заряда в одну сторону, или движение положительного в противоположную. в чём тогда принципиальная разница между электроном и позитроном, кроме заряда? можем ли мы считать пучок электронов, направленный в одну сторону, эквивалентным пучку позитронов, направленному в другую сторону?

  13. DaDummy:

    хотя там перенос массы будет не туда.
    в чём вообще разница между электронно–дырочной парой в фтт и электрон–позитронной?

  14. 45M_olym:

    я думаю, не совсем корректно сравнивать ТТ и вакуум. То есть аналогия, но она не полная. Например, массы электрона и позитрона всегда совпадают, а масса электрона и дырки (эффективная, разумеется) в общем случае — нет.
    Еще у меня в голове все время крутился эффект Холла, и он, вроде бы, применим для определения «типа проводимости возбужденного вакуума» (олололо, как сказал).
    А по поводу ветки отрицательных энергий, я для себя решил, что электроны, имея эту самую отрицательную энергию, находятся в связных состояниях, а потому и не излучают. Вот здесь как раз я для себя провел полную аналогию с твердым телом. Электроны, находящиеся в валентной зоне полностью им аналогичны: они имеют отрицательную энергию и тоже не излучают. Они также не дают вклада в поле, потому что их поле компенсируется решеткой. Правда в случае с вакуумом не понятно, что же является аналогом решетки 🙂 Это если попытаться для себя и на пальцах.
    Вообще же, как мне кажется, нельзя говорить об этих явлениях на таком феноменологическом языке. Неправильный это подход 🙂

  15. Rumj:

    сделал камеру вильсона и держал в ней вильсона пока тот не показал ему рождение электрон–позитронных пар.

  16. DaDummy:

    на первый взгляд, так никакой разницы, разве что ширина запрещённой зоны меньше.
    я глянула в учебник Топтыгина, «современная электродинамика», там есть дираковское объяснение и упоминание о том, что современная трактовка иная, хотя сама она там не приведена.

  17. 45M_olym:

    повторюсь, существенное различие в законах движения. Точнее не в самих законах, а в величинах, которые в них входят. Массы позитрона и свободного электрона совпадают, а эффективные массы электрона в зоне проводимости и дырки, соответственно, в валентной зоне, совсем даже нет. Это то, что бросается в глаза.

    А вообще, открыл я сейчас четвертого ландавшица и еще раз убедился, что феноменологический подход в этом вопросе невозможен. Мы же сейчас пытаемся не дать/понять трактовку строгой теории, а на пальцах что–то друг другу показать. Я не готов сейчас дискутировать на тему квантовой электродинамики, поэтому откланяюсь 🙂

  18. El7:

    Кстати. А как получают позитроны вообще? Ведь есть ещё варианты?

    ЗЫ: как «фантастическое оружие» пучок позитронов — зрелищен?

  19. Nevib:

    p2c2+m2c4 🙂

  20. Renopaew:

    опять наукоблог, но МАТ с ним.
    Раньше позитроний добывали из всякого чугуния, бомбардируя его электронием. (здесь могу и приврать)
    Затем перешли к облучению мишени мощни лазерами, электронные потоки формируются уже внутри.
    Затем пару лет назад был какой–то большой прорыв, когда одна группа попробовала банально увеличить толщину золотой мишени (Капица со своими лопатками криотурбины отдыхает). Наверное, сейчас уже все так делают.

    Еще позитроны выделяются при некоторых цепочках естественных радиоактивных распадов (позитивный бета–распад). Так, в частности, работает ПЭТ: детекторы ловят парные гамма–фотончики, испущенные в противоположные стороны при аннигиляции позитрона, образовавшегося в ходе распада трейсера. Если два детектированных фотона образовались в одно и то же время и расположены примерно на одной линии, точка их испускания добавляется в трехмерную картину. Но для промышленных целей этот метод не подходит.

    Если когда–нибудь позитроний с электронием научатся черпать из моря Дирака ведрами, то это может привести к реальному прорыву в космических двигателях для сверхдальних полетов: разрешится проблема с сильно ограниченным количеством реактивной массы на борту и одновременно с ее эффективным ускорением. Вот для накопления энергии или в качестве оружия использовать позитроны довольно странно, их же нельзя хранить в действительно концентрированном виде, а энергии на поддержание мощни магнитных ловушек уйдет в разы больше.

  21. Renopaew:

    Да, и чтобы никто не заподозрил меня в предложении нарушить законы сохранения.
    Разумеется, при использовании на борту реакторов что деления, что синтеза вся эта затея не имеет смысла: в реакторе будет потеряно больше ценной массы, чем получено на выходе, поскольку порог рождения пары больше массы этой пары. Гораздо разумнее полученную при синтезе энергию потратить на сепарацию продуктов синтеза и их ионизацию, скармливая их ионным двигателям.
    Но вот с внешними источниками энергии aka солнечные батареи корабль теоретически может бесконечно путешествовать в межзвездном пространстве.

  22. El7:

    ясно 🙂 ну тоже хлеб. тоже идея красивая…

  23. Renopaew:

    причем для такого корабля тебе нужно всего–то ничего:
    — ведро для моря Дирака;
    — суперэффективные и вечные солнечные батареи, чтобы даже в межзвездном пространстве отдельными пойманными фотонами подкармливать наиболее критичную электронику;
    — еще более вечная электроника, не страдающая от диффузионных процессов и тому подобных проблем;
    — вечная флэш–память;
    — аккумуляторы без потери заряда и эффектов памяти/деградации;
    — совсем немного неизнашиваемых подшипников, электродвигателей и прочей механики;
    — мощни защитные щиты на сверхпроводящих магнитах (разумеется, с замкнутой и вечной системой охлаждения);
    — высокоточный радар и лазерная пучка, работающие на расстоянии в несколько миллионов километров, для защиты от микрометеоритов и прочей мелочи, в том числе при полетах на релятивистских скоростях (я уже говорил, что они должны быть вечными?).

    То есть уже прямо сейчас можно заглянуть в Costco за комплектующими и начинать строить, оставив место под ведро!

  24. Niova:

    по поводу физики твёрдого тела: электроны и дырки — это не симметричные объекты. Миграция вакансии по кристаллу отличается от миграции электрона. Например, дырочные состояния, обусловленные определёнными незаполненными электронными уровнями, бывают разных видов, в зависимости от того, какой уровень обеднён. Появляются так называемые лёгкие, тяжёлые и спин–расщеплённые дырочные состояния. Эффективные массы электрона и дырки в кристалле как правило сильно отличаются.

    А позитрон и электрон обладают одинаковой массой покоя.

  25. DaDummy:

    мне всё ещё кажется, как и раньше, что различие масс — это скорее следствие, чем причина различия электронно–дырочной и электрон–позитронной пары. то есть это различие, но не основное.
    электрон в твёрдом теле тоже может иметь различные эффективные массы, просто более высокие уровни для него расположены достаточно высоко, чтобы не учитывать их в описании «повседневных» используемых в технике эффектах. но при этом электрон в тт остаётся реальной частицей.
    вообще, я так понимаю, что электрон и дырка, в отличие от электрона и позитрона, не являются частицей и античастицей. если бы у нас в твёрдом теле носителями были позитроны, то они бы распределялись по энергиям также, как и электроны, а дырочные состояния при этом были бы таким же, как и раньше, но с отрицательным зарядом. но ощущение недопонимания происходящего меня всё ещё не покидает.

Добавить комментарий