Aldebaran bulletin

Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie.
Vydavatel: AGA & Štefánikova hvězdárna v Praze
Číslo 40 (vyšlo 29. prosince, ročník 4 (2006)
© Copyright Aldebaran Group for Astrophysics
Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno.
ISSN: 1214-1674,
Email: bulletin@aldebaran.cz

Hledej

Kvantová teorie makropartikulárních entit

Rudolf Mentzl

Klasická kvantová teorie, jejíž základy byly rozpracovány počátkem dvacátého století, popisuje chování elementárních částic a jejich vzájemné vztahy. Přitom bere rozměry a hmotnosti jednotlivých částic pouze jako kvantitativní hodnoty, dle kterých usuzuje na jejich chování. Tím se stává teorií univerzální, neboť za částici pak můžeme v jistém smyslu považovat i makropartikulární entity (dále ME) což jsou vlastně shluky částic s blíže neurčeným počtem jednotlivých částic. Takováto částice může mít hmotnost i rozměry takové, na jaké jsme zvyklí z našeho makrosvěta. Pak bychom ale měli také očekávat některé její projevy známé výhradně z kvantové teorie (dualismus, neurčitost …). Z praxe ale víme, že ME mají korpuskulární charakter a lze u nich přesně určit všechny hodnoty, které by v mikrosvětě určité nebyly. To však není v rozporu s tím, co může předvídat kvantová teorie, ta pouze upřesňuje že ME tyto vlastnosti má, ale díky její velké hmotnosti jsou zanedbatelné.


Kvantový stav – soubor pozorovatelných parametrů kvantového systému, kterými je systém plně charakterizován. Popis stavu musí respektovat omezení kvantové mechaniky na současnou měřitelnost či neměřitelnost veličin. Například základní energetický stav atomu značíme symbolem |S>, vakuový stav symbolem |0>, živou kočku označíme |Ž>, mrtvou kočku |M> a podobně. Kvantový stav je zpravidla charakterizován sadou kvantových čísel a je matematicky vyjádřen tzv. vlnovou funkcí (prvkem Hilbertova prostoru stavů).

Kvantová interference – skládání amplitud pravděpodobnosti několika možností vývoje systému. Amplitudy se mohou vyrušit, potom hovoříme o destruktivní interferenci. Pravděpodobnosti dějů jsou druhou mocninou součtu amplitud pravděpodobností jednotlivých možností.

Antihmota – látka složená z antičástic, které mají oproti částicím opačná znaménka všech kvantových nábojů. Atomární jádra jsou u antihmoty tvořena antiprotony a antineutrony, atomární obaly jsou složené z pozitronů.

Klasická kvantová teorie ale nepřisuzuje ME žádná kvantová čísla, jak je tomu zvyklá u elementárních částic. Toto pojednání má poukázat na některé druhy ME, přidělit jim kvantová čísla, ozřejmit jejich chování a vysvětlit, proč i u nich lze pozorovat dualismus a neurčitost. Protože již nebude hrozit zmatení pojmů, budeme ME nazývat pro jednoduchost částicí. V následujícím textu se budeme věnovat částici F (femion) a M (maskulon).

Je účelné definovat kvantová čísla jako množinu uspořádaných trojic [V,v,w,], kde:

(V) ... pořadové číslo vlastnosti (význam vyplyne z dalšího textu)
(v) ... váha, kterou částice této vlastnosti přisuzuje
(w) ... váha, kterou této částici přisuzuje okolí

Několikanásobným zvětšením oblasti prostoru zkoumáme jeho
ultramikroskopické vlastnosti.

Částice F a M mají většinou vlastnosti bosonů, protože se prodírají prostorem podle Bose-Einsteinovy statistiky a se všemi ostatními částicemi podle ní také interagují. Pro popis takovýchto interakcí není třeba zavádět nová kvantová čísla. Zvláštní případ ale nastává při vzájemných interakcích mezi F a M. V tomto případě se před námi otevírá svět daleko komplikovanější a bizarnější, než nabízí obyčejná kvantová mechanika. Při FM interakcích můžeme v makrosvětě pozorovat i u lidí vyloženě otylých vlnovou povahu, u lidí líných neurčitost v prostoru a čase, kdy je potkáme na místech pro ně velmi nepravděpodobných. Zdá se že FM interakce dokonce zakřivuje prostor. Tyto částice se pohybují podle Freud-Plzákovy statistiky. Vzniká tak tedy vedle fermionů a bosonů ještě třetí třída částic, tzv. freudony.

V kvantovém světě ke každé částici existuje také antičástice. Částice F a M mají také své protějšky, částice L (lesbon) a G (gajon). Jejich výskyt v přírodě je jednoznačně empiricky prokázán, ale díky tomu že nezachovávají CP symetrii je poměr mezi výskytem F(M) a L(G) pouze asi 4 %. Interakce mezi M a G popř. F a L nemusí vést nutně k anihilaci.

Klasická fyzika popisuje interakce na základě silových působení, relativistická fyzika na základě zakřivení prostoru a kvantová mechanika pomocí výměnných částic. Intermediální částice FM interakcí (nyní mezi ně musíme řadit také interakce M-G, F-L …) se nazývá A (amoron) a jemu příslušející částice ‘a‘ (amorino). Jim odpovídá antičástice B (bruton) a ‘b’ (brutino). Částice A je nositelem kladného vztahu, B záporného vztahu.

Částice A má nulovou klidovou hmotnost a šíří se rychlostí, která je závislá na prostředí. V jistém smyslu má podobné vlastnosti jako foton. Rozdíl spočívá hlavně v existenci jeho antičástice (foton je sám sobě antičásticí). Nejpodivnější vlastností amoronu je možnost spontánního přechodu v bruton a naopak. Pravděpodobnost tohoto přechodu roste s časem.

FM interakce probíhá následujícím způsobem. Částice F vyšle na úkor své energie (a často i hmotnosti) amoron. Je-li zachycen částicí M vyšle zpět s pravděpodobností ‘p‘ ‘k’ částic A, s pravděpodobností ‘1-p’ ’k‘ částic B. Pravděpodobnost ‘p’ a počet částic ‘k’ jsou funkcemi rozdílu vektorů kvantových čísel F a M. Interakce MF by probíhala analogicky. Je také možné že na počátku není vyzářena částice A, ale B. Formálně se nic nemění, ale v praxi to je podstatný rozdíl.

Pokud interakce proběhne rychleji než v Planckově čase, je jisté že nedojde ke konverzi A-B. Pak již pravděpodobnost stoupá. Proto je výhodné aby interakce probíhala za vysokého počtu částic A nebo B. Nehledě na to, že interakce pak probíhá bouřlivěji, tak také klesá pravděpodobnost, že konvertuje více než polovina částic. To ovšem jen do určitého kritického času. Pak je již konvertována více než polovina výměnných částic a interakce pak probíhá s opačným efektem (ale stejně bouřlivě).

Co ale nastane v případě, že kolem interagujících částic prolétne třetí částice X (buď F nebo M). Protože amorony i brutony se nešíří směrově, je pravděpodobné že X částici zachytí a vysílá pak své vlastní. Ty mohou působit rušivě u F i u M, již proto, že na částice od F se může snažit odpovědět antičásticemi k částicím, kterými interaguje s M.

Z výše uvedeného plyne, že k úspěšné FM interakci je zapotřebí co nejvyššího toku částic A nebo B. Tím se ale zvyšuje pravděpodobnost zachycení částicí X. Pro optimální průběh je tedy zapotřebí aby se interakce odehrávaly na takových místech, nebo s takovými hustotami toku částic A a B aby nebylo možné žádným experimentem tuto interakci detekovat.

OrbitalyOrbitaly vodíku

Odkazy

Valid HTML 5 Valid CSS!

Aldebaran Homepage