Неіснуючыя часціцы могуць стаць ключом да разумення рэальнага свету
- 6.10.2025, 10:39
Што кажуць фізікі.
Вылічэнні з выкарыстаннем віртуальных часціц прадказваюць дзіўныя паводзіны субатамных часціц з такой уражальнай дакладнасцю, што некаторыя фізікі лічаць, што яны сапраўды існуюць. Віртуальныя часціцы не з'яўляюцца рэальнымі.
Але каб зразумець, як рэальныя часціцы ўзаемадзейнічаюць адна з адной, без іх не абысціся. Віртуальныя часціцы з'яўляюцца найважнейшымі інструментамі для апісання трох галоўных сіл прыроды або ўзаемадзеянняў: электрамагнітнага, моцнага і слабога, піша ScienceAlert (пераклад — «Фокус»).
Рэальныя і віртуальныя часціцы
Рэальныя часціцы ўяўляюць сабой згустак энергіі, які можна пабачыць з дапамогай адпаведных прыбораў. Менавіта гэта робіць гэтыя часціцы рэальнымі. Віртуальныя часціцы — гэта матэматычны інструмент, які немагчыма ўбачыць. Фізік Рычард Фейнман прыдумаў іх для апісання ўзаемадзеяння паміж рэальнымі часціцамі.
Хоць фізікі не могуць іх выявіць, віртуальныя часціцы дапамагаюць разабрацца з узаемадзеяннем паміж субатамнымі часціцамі з найвышэйшай дакладнасцю. Некаторыя вучоныя нават мяркуюць, што гэты матэматычны інструмент можа існаваць у рэальнасці.
Віртуальныя часціцы фізікі выкарыстоўваюць, каб зразумець, як дзейнічаюць сілы прыроды ў субатамным свеце. Сілы рэальныя, бо іх можна вымераць. Але замест таго, каб спрабаваць разлічваць сілы напрамую, фізікі выкарыстоўваюць сістэму ўліку, у якой віртуальныя часціцы пераносяць сілу. Віртуальныя часціцы спрашчаюць вылічэнні і вырашаюць даўнюю праблему фізікі: як сіла дзейнічае ў пустой прасторы?
Адной з важных пераваг віртуальных часціц з'яўляецца магчымасць візуалізацыі матэматычных аперацый, што апісваюць узаемадзеянне паміж часціцамі, у выглядзе дыяграм. Гэтыя дыяграмы надаюць віртуальным часціцам падманлівую рэальнасць.
Эксперымент з пратонамі і электронамі
Уся матэрыя складаецца з атамаў. Яны складаюцца з станоўча зараджаных часціц — пратонаў, якія акружаныя адмоўна зараджанымі часціцамі — электронамі. Фізікі з Універсітэта штата Місісіпі праводзяць эксперыменты, часта заснаваныя на ідэі, што электроны і пратоны ўзаемадзейнічаюць, абменьваючыся віртуальнымі часціцамі.
Нядаўна фізікі вельмі дакладна вымералі памер пратона, бамбардуючы атамы вадароду пучком электронаў. Гэта вымярэнне мяркуе, што электроны могуць «адчуваць» пратон у цэнтры атама вадароду, абменьваючыся віртуальнымі фатонамі, то бок часціцамі электрамагнітнай энергіі. Фізікі выкарыстоўваюць віртуальныя часціцы для разліку адштурхоўвання двух электронаў з выключнай дакладнасцю. Дзейныя сілы ўяўляюць сабой сумарны эфект абмену віртуальнымі фатонамі паміж двума электронамі.
Незалежна ад таго, існуюць віртуальныя часціцы насамрэч ці не, матэматычныя вылічэнні дакладна прадказваюць тое, што фізікі назіраюць у рэальным свеце.
Ці могуць неіснуючыя часціцы быць рэальнымі?
Але ці можа гэты матэматычны інструмент стаць рэальнасцю? Калі можна дасканала прадказаць усё пра сілу, уявіўшы, што яе пераносяць віртуальныя часціцы, ці можна лічыць гэтыя часціцы рэальнымі? Фізікі разыходзяцца ў меркаваннях па гэтых пытаннях.
На дадзены момант віртуальныя часціцы — найлепшы спосаб апісаць паводзіны рэальных часціц. Але фізікі распрацоўваюць альтэрнатыўныя метады, якія наогул не маюць у іх патрэбы. У выпадку поспеху гэтыя падыходы могуць прывесці да канчатковага знікнення віртуальных часціц.
Віртуальныя часціцы — дзіўны парадокс сучаснай фізікі. Яны не павінны існаваць, але пры гэтым незаменныя для вылічэнняў паводзінаў рэальнай матэрыі і рэальных аб’ектаў. Яны ўяўляюць сабой сур’ёзную дылему, бо часам найлепшае разуменне рэальнасці дасягаецца дзякуючы ілюзіі.