С чем сравнить?. Часть 2

В противоположность таким теориям в моделях, в которых вакуумное состояние рассматривается как физический вакуум, вакуумные средние могут быть и не равны нулю, что приводит к различным наблюдаемым следствиям, например, не наблюдается в экспериментах вырождение по четности масс низших резонансов, в которые кварки и и d входят в s -состоянии из-за существования ненулевого вакуумного среднего < 0|мы + dd\0 >, которое неинвариантно относительно вращений с изменением четности следущего вида [4]:

где 1 = 1,3 — параметры поворота, (Tj — матрицы Паули, 75 — одна из матриц Дирака; относительно которых инвариантен лагранжиан КХД в пределе нулевых масс и и d кварков. Таким образом симметрия (2.29) нарушена, и еще одним следствием ее нарушения является существование 7г°-мезона, имеющего следующий кварковый состав

(2.30)

(его масса равна нулю в пределе нулевых масс и и d кварков).

На основании анализа уравнения, связывающего энергию и импульс фермионов в КЭД (уравнение Дирака имеет два класса решений — с положительной энергией и с отрицательной энергией) Дирак предположи, что вакуум заполнен фермионами, обладающими отрицательными энергиями (т. е. заполнены все уровни с отрицательной энергией 4^, существование которых нами никак не регистрируется — море Дирака (или вакуум Дирака). При передаче фермиону (например, электрону), находящемуся на уровне с отрицательной уэнергией, достаточной энергии (например от электромагнитного поля), он может перейти в состояние с положительной энергией и стать наблюдаемым. При этом на его месте в вакууме образуется вакантное место — «дырка», поведение которой сходно с поведением его античастицы, вданном случае позитрона. Соответственно, обратное слияние фермиона

(2.29)

Так как фермионы подчиняются статистике Ферми—Дирака, то в одном состоянии не может быть более двух фермионов (принцип Паули), следовательно в системах из большого числа частиц фермионы образуют так называемое «море Ферми».

и антифермиона (дырки в море Дирака) приводит к обратному переходу фермиона в вакуум Дирака с высвобождением энергии эквивалентной сумме масс фермиона и антифермиона в виде комбинации фотонов. Море Дирака, составленное из фермионов всех допустимых сортов, образует вакуумное состояние в этой модели, а наблюдаемые частицы находятся в состояниях с положительной энергией, то есть образуют возбуждения над морем Дирака. Однако в такую модель в принципе невозможно добавить бозоны5', так как для этого необходимы постоянные перенормировки из-за возникновения очень больших чисел заполнения бозонами уровней энергии в аналогичной морю Дирака конфигурации.

Кроме ненулевых вакуумных средних, физический вакуум отличается от математического присутствием в нем виртуальных частиц, которые могут взаимодействовать с реальными частицами. В флуктуационной модели вакуума (см, например, [253]) для виртуальных частиц характерен срыв с массовой поверхности (т. е. энергия и импульс не коррелированы между собой), а интенсивность вакуумных флуктуации и плотность виртуальных частиц могут меняться при взаимодействии с пробными зарядами и внешними полями, приводя к эффекту поляризации вакуума.

 

Другие части:

С чем сравнить?. Часть 1

С чем сравнить?. Часть 2

С чем сравнить?. Часть 3

С чем сравнить?. Часть 4