Что такое физический вакуум?

[Странник34]

Вопрос. А почему частица рождается всегда с парой античастицы? Откуда это вытекает, следствием чего является?

Процесс рождения случайный, но при этом должны выполняться законы сохранения, энергии (энергия фотона должна быть больше чем 2*mc^2, m - масса позитрона-электрона), импульса (поэтому процессы рождения пары могут происходить лишь вблизи тяжелого ядро, которое забирает часть импульса), и различного рода законов сохранения зарядов, электрического, барионного, лептонного ну и еще четности.

[Странник34]

различного рода законов сохранения зарядов, электрического, барионного, лептонного

Каждому бариону, а устойчивыми барионами среди которых всем известные протон и нейтрон, ставится а соответствии, т.н. барионный заряд, у протона и нейтрона он равен +1, у антипротона и антинейтрона -1. Лептоны это электрон, разные мюоны и т.д., у них лептонный заряд у электрона он +1, у позитрона -1.

В принципе в физике элементарных возможны все превращения если они идут с сохранением энергии, импульса, момента импульса и законов сохранения разного рода зарядов.

Правда в определенных случаях возможны малые нарушения законов сохранения. Так Вселенная, в таком виде в каком мы ее видим, не могла бы родиться из точки, если бы выполнялись все законы сохранения. Так, например, первым было реликтовое излучение, из которого в последствии родили пары частица-античастица. Если бы выполнялись законы сохранения, то количество вещества и антивещества во Вселенной было бы одинаковым, чего мы не наблюдаем. Есть теория, которая объясняет, что из-за нарушения симметрии количество рождающихся частиц на малую долю превышало количество античастиц. И таким образом в итоге в нашей Вселенной количество античастиц, в результате огромного количества прямых и обратных превращений, ничтожно мало.

[Странник34]

Есть гипотеза о возникновения Вселенной, как гигантской флуктуации физического вакуума.

Если вычислить полную энергию Вселенной, то она может оказать в точности равной нулю, или близкой к нулю. Дело в том, что энергия величина алгебраическая, то есть может быть и положительной и отрицательной. Так, кинетическая энергия положительна, а потенциальная, например, энергия притяжения небесных тел, разноименно заряженных частиц, нуклонов в ядрах, отрицательна. Сумма скорее всего равна нулю.

В таком случае наша Вселенная, могла родиться как гигантская, конечно же по нашим меркам, гигантская, флуктуация физического вакуума. Закон сохранения энергии не нарушен, законы сохранения импульса (частицы летят в противоположные стороны), момента импульса (вращения в противоположных направлениях) не нарушены. Ничего не мешает такой флуктуации...

[Андрей]

А что такое "ложный вакуум" ?

В этом ролике обсуждают именно это понятие:

[Странник34]

Не знаю, что говорит этот певец, честно скажу мне не интересно.

А про ложный вакуум только что услышал. Нашел картинку и Википедии.



Поясню, считается, что любая система стремится к минимуму энергии, основному состоянию. Гипотеза о ложном вакууме вполне правдоподобна. Сложная система может обладать не одним локальным минимумом а множеством. И не обязательно мы, то есть Вселенная наша, сидим в самом глубоком из них. Но для того, чтобы скатиться в более глубокий минимум нужно перескочить через потенциальный барьер, легче всего это было сделать во время "большого взрыва", так как тогда система, Вселенная наша, имела очень большую энергию. И если она тогда туда не попала, то вероятность того, что попадет сейчас многократно (слабо сказано) ниже.

Поищу в инете, подумаю, если что найду, придумаю, напишу здесь.

[Странник34]

Однако, если учесть физический вакуум, то даже «черная дыра» может излучать, такое излучение физики назвали «испарением». Дело в том, что, как говорилось уже физический вакуум может порождать виртуальные частицы. Этот процесс идет с нарушением закона сохранения энергии, на время Δt<h/ΔE, где h – постоянная Планка, а ΔE – энергия порожденных виртуальных частиц. В пустом пространстве все так и происходит, появились виртуальные частицы и через время меньшее, чем Δt исчезли. Но совсем по-другому это происходит на сфере Шварцшильда. Допустим, на сфере Шварцшильда возникла пара виртуальных частиц, пусть электрон и позитрон, позитрон полетел в сторону центра «черной дыры», а электрон вне «черной дыры». Из-за гравитации черной дыры эта пара виртуальных частиц уже не встретится и уже не аннигилируют друг с другом. Частицы становятся реальными. И в итоге получается, что «черная дыра» испустит электрон. В итоге масса «черной дыры» в результате описанных процессов постепенно будет уменьшаться, Черная дыра «испаряется».

То есть в противоречие с утверждением, что из черной дыры ничего не может выйти, черная дыра излучает и теряет энергию, потому как процесс зарождения пары частица-античастица на сфере Шварцшильда и падение одной на черную дыру, при том как другая улетая приводит уменьшению энергии, а значит и массы черной дыры. Такое излучение назвали излучением Хокинга.
И именно это, излучение Хокинга, как считают многие теоретики препятствует схлопыванию нашей Вселенной, находящейся в метастабильном состоянии, как показано на рис.

То есть действительно, наш вакуум ложный, есть состояние Вселенной с более низкой энергией. Да, действительно, переход из нашего ложного вакуума в истинный грозит катаклизмами, от которых никакая разумная жизнь не спасется. Но! есть излучение Хокинга, которое спасает нашу Вселенную
Тут я вспоминаю, что ничего случайного в мире нет и антропный принцип. Но я думаю, этот принцип следует трактовать так, что если Вселенная существует, то значит кто-то постоянно ее подправляет, снимает неустойчивости присущие любой сложной системе.

[BDK]

Надо только понимать что этот "кто-то" может быть не кто-то а просто очередная стихия, только более тонкого уровня.

[Странник34]

Надо только понимать что этот "кто-то" может быть не кто-то а просто очередная стихия, только более тонкого уровня.

Может быть... Но, я думаю, что тут не надо говорить в терминах "хорошо", "плохо". Просто есть нечто, целей которого мы не знаем. Это нечто по отношению к нам все равно что мы к муравьям, и у этого нечто свои совсем непостижимые для нас цели. Просто на данном этапе в несколько миллиардов лет, очень коротком для него, его цели таковы, что их исполнение сохраняет нас.

[BDK]

Опять же нужно понимать что это нечто создало и нас и саму физику и природу в которой мы живем - то есть это нечто нельзя рассматривать как что-то отдельное от нас, от нашего мира, с некими отдельными от всего этого целями. Нужно понимать что эт нечто - самое близкое и родственное нам что присутствовало изначально и при нашем рождении и при создании всего остального. Это нечто является фундаментом и нас самих и мира который нас окружает.

[Странник34]

Нужно понимать что эт нечто - самое близкое и родственное нам что присутствовало изначально и при нашем рождении и при создании всего остального. Это нечто является фундаментом и нас самих и мира который нас окружает.

Может быть Вы и правы...
Но мне кажется, что мы невольно часто не замечая этого, преувеличиваем свою значимость...