- Комптоновская длина волны
-
Комптоновская длина волны (λC) — параметр элементарной частицы: величина размерности длины, характерная для релятивистских квантовых процессов, идущих с участием этой частицы.
Содержание
Вычисление
Формула комптоновской длины волны получается из формулы де-бройлевской длины волны путём замены скорости частицы v на скорость света c:
Для электрона, λce ≈ 0.0242 Å ≈ 2,4263086·10−12 м; для протона, λcp ≈ 0.0000132 Å ≈ 1,3214098446·10−15 м.[1]
Приведённая комптоновская длина волны
В современной физике чаще употребляется приведённая комптоновская длина волны, обратная комптоновскому волновому числу:
Для электрона,
λce ≈ 0.00386 Å ≈ 3,8615901·10−13 м; для протона, λcp ≈ 0.0000021 Å ≈ 2,1030890861·10−16 м.[2]В физике ядра и элементарных частиц также имеют важное значение комптоновские длины волн:
- пи-мезона:
λcπ ≈ 1,46·10−15 м (характерное расстояние ядерных взаимодействий) - W-бозона:
λcW ≈ 2,45·10−18 м (характерное расстояние слабых взаимодействий)
Происхождение названия
Название «Комптоновская длина волны» связано с тем, что величина λCe определяет изменение длины волны электромагнитного излучения в эффекте Комптона.
В квантовой теории поля
Частица, локализованная в области с линейными размерами ≤ λC согласно соотношению неопределённостей, имеет квантовомеханическую неопределённость в импульсе ≥ mc и неопределённость в энергии ≥ mc², что достаточно для рождения пар частиц-античастиц с массой m. В такой области элементарная частица, вообще говоря, уже не может рассматриваться как «точечный объект», потому что часть времени она проводит в состоянии «частица + пары». В результате на расстояниях, меньших λC, частица выступает как система с бесконечным числом степеней свободы и её взаимодействия должны описываться в рамках квантовой теории поля — в этом фундамаментальная роль параметра λC, определяющего минимальную погрешность, с которой может быть измерена координата частицы в её системе покоя. В частности, переход в промежуточное состояние «частица + пары», осуществляющийся за время ~λ / с, характерное для рассеяния света с длиной волны λ, при λ ≤ λC приводит к нарушению законов классической электродинамики в комптон-эффекте.
В действительности во всех случаях размер области, где частица перестаёт быть «точечным объектом», зависит не только от её длины Комптона, но и от длин Комптона других частиц, в которые данная частица может динамически превращаться. Но, например, для лептонов, не обладающих сильным взаимодействием, переход в другие состояния маловероятен (можно сказать, что он происходит редко или требует большого времени). Поэтому лептонная «шуба» из пар является как бы прозрачной, и во многих задачах лептоны с хорошей точностью могут рассматриваться как «точечные частицы». Для тяжёлого адрона, например нуклона, эффективный размер области, где начинает проявляться «шуба», значительно больше Комптоновской длины нуклона и определяется Комптоновской длиной самого лёгкого из адронов — пиона (заметим, что λCπ ≈ 7λCN). В области с линейным размером порядка λCπ нуклоны с большой интенсивностью (из-за сильного взаимодействия) переходят в промежуточные состояния «нуклон + пионы», поэтому нуклонная «шуба», в отличие от лептонной, плотная.
Таким образом, эффективная область, где частица перестаёт проявляться как «точечная», определяется не только соответствующими Комптоновскими длинами волн, но и константами взаимодействия данной частицы с другими частицами (полями).
См. также
Примечания
- ↑ Proton Compton wavelength 2006 CODATA recommended values
- ↑ Proton Compton wavelength over 2 pi 2006 CODATA recommended values
Литература
Этот раздел статьи ещё не написан. Согласно замыслу одного из участников Википедии, на этом месте должен располагаться специальный раздел.
Вы можете помочь проекту, написав этот раздел.Ссылки
Для улучшения этой статьи по физике желательно?: - Викифицировать статью.
- Проставив сноски, внести более точные указания на источники.
Категория:- Атомная физика
- пи-мезона:
Wikimedia Foundation. 2010.