Читать «Большая Советская Энциклопедия (ВИ)» онлайн - страница 216

  С точки зрения классической физики, свободная частица (частица, на которую не действуют внешние силы, т. е. покоящаяся или движущаяся равномерно и прямолинейно) не может ни породить, ни поглотить другую частицу (например, свободный электрон не может ни испустить, ни поглотить фотон), так как в таких процессах нарушался бы либо закон сохранения энергии, либо закон сохранения импульса. Действительно, покоящийся электрон имеет минимальную возможную энергию (энергию покоя, равную, согласно теории относительности, m₀ с² , где m₀ — масса покоя электрона, с — скорость света). Поэтому такой электрон не может испустить фотон, всегда обладающий энергией: при этом нарушался бы закон сохранения энергии. Если электрон движется с постоянной скоростью, он также не может (за счёт своей кинетической энергии) породить фотон, так как в таком процессе нарушался бы закон сохранения импульса: потеря импульса электроном, связанная с потерей энергии на рождение фотона, была бы большей импульса фотона, соответствующего его энергии (из-за различия масс этих частиц). То же относится и к процессу поглощения фотона свободным электроном.

  Иная ситуация в . Согласно фундаментальному принципу квантовой механики — принципу неопределённости (см. ), у любой частицы, «живущей» малый интервал времени ∆t , энергия не является точно фиксированной. Разброс возможных значений энергии ∆E удовлетворяет неравенству ∆E ³ ћ /∆t   где ћ — постоянная Планка, делённая на 2π. Аналогично, частица, существующая лишь в области размером ∆x , имеет разброс импульса ∆р _x порядка ∆p _x ³ ћ /∆x Энергия и импульс непрерывно флуктуируют, и в течение малых промежутков времени может «временно нарушаться» (в классическом смысле) закон сохранения энергии, а процессы, протекающие внутри малых объёмов, могут сопровождаться «местными нарушениями» закона сохранения импульса.

  Именно вследствие принципа неопределённости возможно испускание и поглощение свободным электроном виртуального фотона и другие аналогичные процессы; нужно лишь, чтобы весь процесс испускания и поглощения длился достаточно малое время, так, чтобы связанное с ним «нарушение» закона сохранения энергии укладывалось в рамки соотношения неопределённостей. Законы сохранения электрического заряда и некоторых других характеристик микрочастиц (барионного заряда, ) при таких виртуальных процессах строго выполняются.

  Эти факты можно истолковать и иначе. Именно, считать, что энергия сохраняется и в процессах, длящихся сколь угодно малое время, необычная связь кинетической энергии частицы с её импульсом и массой, E = р ² /2m ₀ , нарушается; при больших скоростях нарушается соответствующее релятивистское соотношение (см. ), E² = c ² p ² + с ⁴ m ² ₀ . Обе точки зрения но существу равноценны. Однако при развитии математического аппарата квантовой теории поля вторая точка зрения предпочтительнее.