Несуществующие частицы могут стать ключом к пониманию реального мира: что говорят физики

Расчеты с использованием виртуальных частиц предсказывают странное поведение субатомных частиц с такой поразительной точностью, что некоторые физики считают, что они действительно существуют. Виртуальные частицы не являются реальными. Но для того, чтобы понять, как реальные частицы взаимодействуют друг с другом, без них не обойтись. Виртуальные частицы являются важнейшими инструментами для описания трех главных сил природы или взаимодействий: электромагнитного, сильного и слабого, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Реальные и виртуальные частицы

Реальные частицы представляют собой сгусток энергии, который можно увидеть с помощью соответствующих приборов. Именно это делает эти частицы реальными. Виртуальные частицы являются математическим инструментом, которые невозможно увидеть. Физик Ричард Фейнман изобрел их для описания взаимодействия между реальными частицами.

Хотя физики не могут их обнаружить, виртуальные частицы помогают разобраться со взаимодействием между субатомными частицами с высочайшей точностью. Некоторые ученые даже предполагают, что этот математический инструмент может существовать в реальности.

Виртуальные частицы физики используют для того, чтобы понять, как действуют силы природы в субатомном мире. Силы реальны, потому что их можно измерить. Но вместо того, чтобы пытаться рассчитать силы напрямую, физики используют систему учета, в которой виртуальные частицы переносят силу. Виртуальные частицы упрощают расчеты и решают давнюю проблему физики: как сила действует в пустом пространстве?

Одним из важных преимуществ виртуальных частиц является возможность визуализации математических операций, описывающих взаимодействие между частицами, в виде диаграмм. Эти диаграммы придают виртуальным частицам обманчивую реальность.

Эксперимент в протонами и электронами

Вся материя состоит из атомов. Они состоят из положительно заряженных частиц – протонов, которые окружены отрицательно заряженными частицами – электронами. Физики из Университете штата Миссисипи проводят эксперименты, часто основанные на идее о том, что электроны и протоны взаимодействуют, обмениваясь виртуальными частицами.

Недавно физики очень точно измерили размер протона, бомбардируя атомы водорода пучком электронов. Это измерение предполагает, что электроны могут "чувствовать" протон в центре атома водорода, обмениваясь виртуальными фотонами, то есть частицами электромагнитной энергии. Физики используют виртуальные частицы для расчета отталкивания двух электронов с исключительной точностью. Действующие силы представляют собой суммарный эффект обмена виртуальными фотонами двух электронов.

Независимо от того, существуют ли виртуальные частицы на самом деле или нет, математические расчеты точно предсказывают то, что физики наблюдают в реальном мире.

Могут ли несуществующие частицы быть реальными?

Но может ли этот математический инструмент стать реальностью? Если можно идеально предсказать все о силе, представив, что ее переносят виртуальные частицы, можно ли считать эти частицы реальными? Физики расходятся во мнениях по этим вопросам.

На данный момент виртуальные частицы являются лучшим способом описать поведение реальных частиц. Но физики разрабатывают альтернативные методы, которые вообще не нуждаются в них. В случае успеха эти подходы могут привести к окончательному исчезновению виртуальных частиц.

Виртуальные частицы являются удивительным парадоксом современной физики. Они не должны существовать, но при этом незаменимы для расчетов поведения реальной материи и реальных объектов. Они представляют собой серьезную дилемму, ведь иногда наилучшее понимание реальности достигается благодаря иллюзии.

Как уже писал Фокус, космический телескоп Уэбб восемь раз доказал, что Эйнштейн был прав. На новых фотографиях показаны восемь примеров гравитационного линзирования. Это явление впервые предсказал физик Альберт Эйнштейн более 100 лет назад.