اَبا اِباد

یک میدان الکترونی

نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی

وارد یک اتاق شده اید که در گوشه ای از اتاق، یک شومینه قرار دارد و شومینه روشن است. ابتدا که در کنار درب ورودی قرار دارید، دمای زیادی احساس نمی‌کنید. وقتی رفته رفته به شومینه نزدیک می‌شوید، گرمای بیشتری احساس می‌کنید. به هر قسمتی از اتاق که بروید، دمای متفاوتی را احساس می‌کنید. می‌توانیم توزیع دما درون این اتاق را یک‌ میدان دمایی بنامیم. می‌توانیم توزیع گرانش خورشید در منظومه‌ی شمسی را نیز یک میدان گرانشی بنامیم. چرا که مانند توزیع دما در این اتاق، گرانش نیز در فضایی توزیع شده است و در فواصل مختلف و نقاط مختلف، مقدار آن تغییر می‌کند. گرانشی که شما در مدار سیاره‌ی عطارد از سمت خورشید احساس می‌کنید، بیشتر از گرانشی است که در مدار سیاره‌ی مشتری از سمت خورشید احساس می‌کنید. پس ما اینجا نیز یک میدان یا field داریم.

حال با درک مقدماتی از میدان، می‌توانیم به سراغ یکی از نظریات مهم فیزیک مدرن یعنی نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی (Quatntum Fields Theory یا QFT) برویم.

برخلاف چیزی که در مدرسه و یا حتی در دانشگاه و در رشته های غیر فیزیکی، آموزش داده می‌شود، ماده از ذرات زیراتمی تشکیل نشده است. اینکه بگوییم ماده از ذرات تشکیل شده است، تنها یک ساده سازی برای درک بهتر واقعیت است. براساس نظریه‌ی میدان‌های کوانتومی، ماده از ذرات کاملا مجزا از هم تشکیل نشده است. ذرات فقط ارتعاشات نقاط خاصی از میدان‌های کوانتومی هستند. چنانکه گویی یک اقیانوس نامرئی در تمام فضا (در خلا) توزیع شده است و در نقاطی از این اقیانوس، در آب یک قله ایجاد شده است و ما آن نقطه را، همچون یک ذره می‌بینیم. مثلا ذره‌ی الکترون را در نظر بگیرید. در تمام فضا چیزی به نام میدان الکترونی پخش شده است. در نقاطی از این میدان الکترونی، امواجی ایجاد شده است و این امواج همان الکترون‌ها هستند.

تمام ذرات بدن من و شما و تمام ذرات سازنده‌ی کیهان، در واقع امواج ایجاد شده در این میدان‌های کوانتومی هستند.

در واقع میدان‌های کوانتومی سراسر جهان را فراگرفته است و در هر نقطه‌ از جهان، مقداری دارد. منظور از مقدار در اینجا، قدرت میدان در آن نقطه است. این درست شبیه همان میدان دمایی درون اتاق دارای شومینه است. البته ما چیز زیادی در مورد این میدان‌ها و اینکه این میدان‌ها از چه چیزی ساخته شده اند نمی‌دانیم، ما فقط می‌دانیم آن‌ها همه جا هستند. چرا که روابط ریاضی که این میدان‌ها را نشان می‌دهد، به خوبی و با دقت بسیار بالایی (بالاترین دقتی که تا به امروز روابط فیزیکی از جهان واقعی داده اند)، می‌توانند نتایج آزمایشات کوانتومی را پیش‌بینی کنند.

– اَبا اِباد
تصویر بالا: یک میدان الکترونی. هر موج روی میدان الکترونی، نشان دهنده‌ی یک الکترون یا پادذره‌ی آن، پوزیترون است. پس ما در واقع ذره‌ای نداریم و فقط ارتعاشات آن میدان را ذره می‌بینیم.

 

چند میدان کوانتومی براساس سطح انرژی
چند میدان کوانتومی براساس سطح انرژی

 

تمام دنیای فیزیکی که مشاهده می‌کنید، تک تک ذرات بدن شما، تلفن همراهی که در دست دارید، درختی که مقابل خود می‌بینید، همگی ارتعاشات این میدان‌های کوانتومی‌ هستند...
تمام دنیای فیزیکی که مشاهده می‌کنید، تک تک ذرات بدن شما، تلفن همراهی که در دست دارید، درختی که مقابل خود می‌بینید، همگی ارتعاشات این میدان‌های کوانتومی‌ هستند…

دیدگاه‌ خود را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *