עוד שאלות קוונטים

[Tal Miller]

עוד שאלות קוונטים

ראשית, אני מודה לדניאל על כל התשובות מהשרשור הקודם, לא עשיתי זאת קודם. אבל אני לא מסופק כל כך, ויש לי עוד המון שאלות. שאלתי כמה אנשים מחו"ל שאני לא מסתפק מהם, אז אני מעתיק את השאלות לכאן, ולכן השאלות באנגלית, עמכם הסליחה, אבל אני חושב שבכל מקרה פיסיקה פשוט לא נשמעת טוב בעברית. הפעם אני אקשיב לעצותיו של דניאל ואשרשר שאלות בנפרד. תודה רבה

 

[Tal Miller]

1

Is it true that the uncertainty on the location, is in fact the wavelength of the particle? Continuing from previous question, a wavelet, is when several wavelengths interfere? If this is the case, the amount by which the average wavelength deviates from a constant wavelength is the uncertainty on the momentum? I'm trying to understand this entry from HyperPhysics http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/uncer.html

 

[דניאל החכם]

הכל נכון

זה ברור שכאשר יש אורך גל יחיד (גל מישורי) לחלקיק אז אי הודאות במקום היא איו סופית. כשאר יש ודאות מוחלטת במקום אז החלקיק מורכב מכל אורכי הגל (טרנספורם פוריה). ככל שפונקצית הגל של חלקיק מורכב מיותר אורכי גל אז אי הודאות שלה במקום "יכולה" להיות יותר גדולה. קצת קשה להבין את זה בלי טרנספורם פוריה...

 

[Tal Miller]

2

Another one about wavelets: If we have a wavelet, it means we can pin-point more easily the location of the particle, with the most probability at the peak of the magnitude. Does this imply that a particle which is more "material", less quantum mechanical, is actually several interfering wavelengths that create a wavelet? Sorry if this is not properly phrased.

 

[דניאל החכם]

נכון

אם יש לך אורך גל יחיד (החלקיק במצב עצמי של התנע) אז אתה לא יודע בכלל את המקום של החלקיק. רק כאשר יש לך קומבינציה של אורכי גל אפשר ל"יצור" מקום ספציפי. בשביל להבין את הצד המטימטי של זה כדאי שתנסה לקרוא קצת (חומר מסובך): http://en.wikipedia.org/wiki/Fourier_analysis

 

[Tal Miller]

3

The next question is of the term 'decoherence'. In the double slit experiment with, say, electrons, the pattern of interference is destroyed when measuring the electron's location (with a light source close to the slits, an example from The Feynman Lectures on Physics). When this happens, the electrons are no longer coherent as their momentum has been slightly changed. This destroys the interference fringes and gives classical diffraction distribution. Is this called 'decoherence'? Because this a very beautiful way of explaining it, however I know that there are ways of "measuring" that don't change an electron's momentum, but by the uncertainty principle still kill the interference image. However, how can this be if the electrons are still coherent? They should interfere.

 

[דניאל החכם]

אם בוצעה מדידה אז האלקטרונים לא יהיו

coherent כיון שאמנם התנע הממוצע לא השתנה, אבל אי הודאות בו גברה. אם האלקטרונים נמצאים במצב מסוים של מומנטום אז הם נמצאים בהרבה מצבי מקום (וההפך) בהנחה שהאלקטרונים מציתים למשואות שרודינגר/דירק. אם האלקטרון "נמדד" לערך מסוים של גודל אז יש אי ודאות בערך של הגודל המשלים (אם הערך המשלים היה תנע יחיד זה הופך להרבה תנעים - התנע הכולל יכול להשאר אותו דבר). מכאן נובע עקרון אי הודאות שאפשר לדעת "טוב" רק אחד משנהים. (זה לא תלוי בניסוי שבוצע). אם בוצע נסוי שבדק מקום, אז אחרי הנסיוי כל האלקטרונים יהיו במקום הזה (ללא תלות במצב ההתחלי).

 

[Tal Miller]

אומנם

זה מאוד הגיוני שהתנע הממוצע לא השתנה, אבל באופן כללי האי ודאות עליו גדלה - וככה בתכלס לכל אלקטרון יש אורך גל אחר (פריסה) ולא מקבלים שום תוצאה ברורה. אבל אני ראיתי בפורום אחר שמישהו אמר שהתנע *לא* מושפע, ועדיין ההתאבכות נהרסת. מתאבק עם למצוא את המקור של זה שוב.

 

[Tal Miller]

4

What does it mean that the strong force is 137 times stronger than EM force?

 

[Tal Miller]

5

Are particle collisions in particle physics also considered as wave-collisions with interference, or as classical particles? (I did some basic work about the Z boson's mass, using relativistic particle kinematics where properties of the electron-positron pair emitted were used to deduce the Z's mass)

 

[דניאל החכם]

באנרגיות גבוהות מספיק

אורך הגל דה ברוגלי של החלקיק מאד קטן ואפשר להתיחס אילו בתור חלקיק (אין התאבכות). אם אורך הגל קטן משמעותית מהמרחקים שאתה מדבר עלהם אפשר להתעלם מההתאבכות בקינמטיקה - אם כי בשביל לבצע את החישוב של התגובה עצמה צריך משואות קונטיות.

 

[Tal Miller]

מצאתי את הכתבה הבאה

http://www.nature.com/nature/journal/v391/n6664/full/391263a0.html אני מבין את הקטע של להזניח תופעות התאבכות כשהאורך גל קטן משמעותית, אבל האם בכתבה מדובר על טיפול בהתנגשות בצורה גלית, או קוונטית (שבה זה טיפול קוונטי, אין שום קשר לחלקיקים או גלים)?

 

[דניאל החכם]

לא קראתי בעיון (עצלן ../images/Emo4.gif)

אבל בפתיח נראה שהכונה להתנגשות חלקיקים זהים (פרמיונים) במקרה כזה ההתנהגות היא שונה מההתנהגות הקלסית, לא בגלל ההתאבכות, אלא בגלל שהחלקיקים מתנהגים כ-fermi או dirac אבל באנרגיות גבוהות האפקט של הסטטיסטיקה לא חשוב בגלל שלחלקיק יש עוד הרבה מצבים (תנע) מעל רמת היסוד - אבל אם מבצעים התנגשות של קבוצה של חלקיקים שכולם באותו תנע אז הסטטיסטיקה חשובה.

 

[דניאל החכם]

קראתי יותר בעיון

הטיפול בחלקיקים שונה בין בוסונים לפרמיונים (שנהים בצורה קונטית - גלים) - מדובר כאן בהתאבכות כניראה האנרגיה של האלקטרונים נמוכה.

 

[Tal Miller]

הגיוני

ומובן באופן כללי. תודה רבה. אם כבר מדברים על אנרגיות, מציקה לי שאלה 8, יש לך מושג?

 

[דניאל החכם]

קלוש

כאשר שחלקיקים קיימים באופן וירטואלי אי אפשר לודא את קיומם, הם רק משפעים על איברים מסדר גבוהה בדיאגרמות פיינמן.

 

[Tal Miller]

ובעברית? ../images/Emo13.gif

וגם עוד משהו: האם קיטוב של האור ישפיע על ההתאבכות? אם כל חריץ יהיה בעל קיטוב אחר?

 

[דניאל החכם]

הסבר טוב יותר אולי

(השאלה הנוספת היא לא ברורה) Alternatively, the path integral formulation of quantum field theory represents the transition amplitude as a weighted sum of all possible histories of the system from the initial to the final state, in terms of either particles or fields. A Feynman diagram is then a contribution of a particular class of particle paths, which join and split as described by the diagram. ב-initial/final states אין חלקיקים וירטואליים, אך בחלק מהמסלולים יש. http://en.wikipedia.org/wiki/Feynman_diagram נסה לקרוא את ההקדמה (אני חושב שזה קריא) למשל בדיאגרמת פינמן הזאת יש W boson and a gluon. (שלא יכולים להצפות בניסוי) http://en.wikipedia.org/wiki/File:Kaon-Decay.svg

 

[Tal Miller]

אז תכלס

החלקיקים מעבירי הכוח, כמו הW וZ, אנחנו מתייחסים אליהם מתמטית ואומרים שהם קיימים, אבל הם לא באמת חלקיקים שאפשר למדוד, אלא רק את החלקיקים שהם דועכים אליהם לכאורה. מי אמר שהם בכלל קיימים? אולי הם רק כלי מתמטי? (כל התיאוריות הן כאלה, אבל זו במיוחד כפי הנראה) והשאלה שלא הובנה כראוי. אפשר לקטב את האור, כמו קיטוב לינארי. אז אם נשלח אור לינארי לתוך חריצים, התבנית התאבכות תשאר? ואם נקטב כל חריץ בזווית אחרת, התבנית תשאר? במצב השני *יש* דרך לגלות איפה החלקיק עבר אם מודדים קיטוב, שזה אמור להרוס את התבנית, אבל אם לא מודדים?

 

[דניאל החכם]

אפשר בודאי למדוד את ה-W וה-Z

כיון שהם (גם) תוצרים סופיים/התחלתיים של דיאגרמות פיינמן. (בדיוק כמו פוטונים ופוזיטרונים). השאלה המקורית היתה, על "היוצרות" חלקיקים וירטואליים באנרגיה נמוכה - ואותם אי אפשר לצפות באופן ישיר (אם כי הם משפיעים על דיאגרמות מסדר גבוה). לדוגמה קיום הפוזיטרונים משפיע על רמות האנרגיה של אטום המימן למרות שבקפיצה מרמה לרמה לא מעורבים פוזיטרונים באופן ישיר. אני אתן תשובה לשאלה השניה בנפרד (אם אדע אותה)