Туннелирование через световой барьер.

[Humanoid]

Собственно, вопрос в заголовке темы - возможно ли преодоление светового барьера досветовой массивной частицей (разогнанной до околосветовых скоростей) за счёт туннельного эффекта? Если нет, то почему? Если да, то что с этим тахионом дальше будет?

[Munin]

Возможно, и даже неразогнанной, и называется виртуальной частицей. Штука, известная с 1948 года. С тахионом путать нельзя.

[Humanoid]

Хммм... Ну с виртуальной понятно, у них неопределённость в принципе любого уровня. Хотя многие придерживаются мнения, что виртуальные частицы - лишь математический выверт для удобства описания взаимодействия, не имеющий под собой реальной физической сущности. Так оно или нет - я лично судить не берусь, посему отдельно уточню - реальная частица так может? Ну с чисто квантово-механической точки зрения конечно, тахионов то пока зарегистрировать не удалось.

Просто в вики про тахионы сказано, что моделирование полей и волнового пакета приводит то к досветовым скоростям, то к нестабильности... Непонятно там сказано, в общем.

И ещё - скорость света в вакууме (именно в вакууме) сама от чего-нибудь зависит? От каких-нибудь свойств вакуума или самого пространства, например. Нет ли возможности (теоретической, конечно) её малость снизить (по настоящему, а не как в среде).

[Munin]

Humanoid в сообщении #907177 писал(а):

Хммм... Ну с виртуальной понятно, у них неопределённость в принципе любого уровня.

В принципе, нет. Это чёткое понятие с чёткими свойствами. Иначе им нельзя было бы пользоваться. В физике как-то не используют "то, не знаю что". Это не философия, тут расчёты нужны.

Humanoid в сообщении #907177 писал(а):

Так оно или нет - я лично судить не берусь, посему отдельно уточню - реальная частица так может?

Отдельно уточняю: любая частица так может. Но такая частица, которая это делает, называется виртуальной. А такая, которая это не делает, называется реальной. С обычным туннельным переходом то же самое: частица в процессе туннельного перехода является виртуальной. Просто об этом в учебниках квантовой механики не пишут, потому что на тот момент это слово лишнее и избыточное.

Humanoid в сообщении #907177 писал(а):

И ещё - скорость света в вакууме (именно в вакууме) сама от чего-нибудь зависит? От каких-нибудь свойств вакуума или самого пространства, например. Нет ли возможности (теоретической, конечно) её малость снизить (по настоящему, а не как в среде).

Дело в том, что чтобы вообще о каких-то константах рассуждать (размерных, а не как число $\pi$), надо построить единицы измерения. В результате, мировые константы делятся на две группы: одни используются для построения единиц, а другие в этих единицах измеряются. Например, если мы используем константы массу электрона и радиус Бора, то можем измерить скорость света. И наоборот, если мы используем константы массу электрона и скорость света, то можем измерить радиус Бора. Мысль о зависимости и переменности констант, в такой ситуации, надо уточнять: по отношению к чему, к каким другим константам? И когда это уточнено, то нет никакой разницы между тем, чтобы радиус Бора увеличился, или скорость света уменьшилась. Реально-то играет роль только соотношение между ними.

И в современной физике есть традиция (идущая с начала 20 века), использовать именно скорость света для построения единиц измерения. И после этого, иногда обсуждается переменность мировых констант, но других: масса электрона, константа электромагнитного взаимодействия, и т. п. Они могут от чего-то зависеть, не исключено, что они могут увеличиться или уменьшиться, хотя сейчас таких зависимостей не найдено, и они выглядят настоящими константами.

Но все эти разговоры - можно перевести в эквивалентную форму обсуждения того, не меняется ли скорость света. Просто не принято. Разницы никакой нет, как я объяснил.

[amon]

Munin в сообщении #907247 писал(а):

если мы используем константы массу электрона и радиус Бора, то можем измерить скорость света.

IMHO не сможем. Еще одна постоянная (например, Планка) нужна.

[Munin]

Ну, кучу других констант, входящих в расчёт, я опустил :-)

[fraqix]

Munin в сообщении #907247 писал(а):

Отдельно уточняю: любая частица так может. Но такая частица, которая это делает, называется виртуальной. А такая, которая это не делает, называется реальной. С обычным туннельным переходом то же самое: частица в процессе туннельного перехода является виртуальной. Просто об этом в учебниках квантовой механики не пишут, потому что на тот момент это слово лишнее и избыточное.

Нет никаких виртуальных частиц в тунельных переходах. Вообще все слова о частицах берутся либо из моделей-приближений, либо от непонимания, потому что физикам очень тяжело даётся освоение квантовой теории. В квантовой механике есть "система", она не обязана соответствовать какой-то "частице" в сколь-нибудь удобоваримом смысле. Туннелирование можно расмотреть честно в рамках квантовой теории -- это просто эволюция вектора состояния системы в заданном потенциале (т.е. при заданном гамильтониане), где, как показывает результат решения, вероятность до барьера с течением времени падает, а после -- растёт. Правда, честно решать это всё сложно, поэтому вводят всякие упрощения типа квазичастиц, но надо понимать, что это не квантовая механика, а одно из её модельных упрощений.

Уже писал и повторю ещё раз: виртуальных частиц действительно нет, это просто члены в разложениях, следствие упрощения общей КТП. И в общей КТП частиц вообще нет, ни реальных, ни виртуальных -- именно поэтому она квантовая теория поля, а не релятивисткая квантовая механика частиц, как можно было бы подумать. И если реальные частицы -- это хотя бы резонное физическое приближение низкоэнергетического предела, то виртуальные частицы -- просто блажь физического языка (такая же, как "фотоны"). Пока все понимают, что на самом деле кроется за этой терминологией, всё ОК, но посторонних эта терминология путает и уводит с истиного пути.

-- 23.12.2015, 17:10 --

Munin в сообщении #907247 писал(а):

И в современной физике есть традиция (идущая с начала 20 века), использовать именно скорость света для построения единиц измерения. И после этого, иногда обсуждается переменность мировых констант, но других: масса электрона, константа электромагнитного взаимодействия, и т. п. Они могут от чего-то зависеть, не исключено, что они могут увеличиться или уменьшиться, хотя сейчас таких зависимостей не найдено, и они выглядят настоящими константами.

Это планковские единицы, если что.

[schoolboy]

fraqix в сообщении #1085143 писал(а):

блажь физического языка (такая же, как "фотоны")

Если у меня фотоумножитель в режиме счёта фотонов, как Вы порекомендуете называть то, что он считает?

[fraqix]

schoolboy в сообщении #1085156 писал(а):

Если у меня фотоумножитель в режиме счёта фотонов, как Вы порекомендуете называть то, что он считает?

Как сказал Цайлингер, фотоны -- это щелчки на фотонодетекторах.

На самом деле, они измеряют энергию в электромагнитном поле. Поскольку потенциал поля соответствует осцилляторному, уровни энергии (спектр) дискретен и эквидистантен, что позволяет отождествить номер уровня с количеством единиц энергии (в случае иного потенциала такой финт бы не прокатил). Соответственно, в квантовой оптике фотоном обычно называют единицу энергии. Тут ещё путаница возникает, потому что иногда однофотонными состояниями называют состояние $|n=1\rangle$, а иногда -- состояния, у которых $\langle\psi|\hat n|\psi\rangle=1$. На сленге есть и куда большая жесть -- "расщепление" или "отщепление" фотонов (используется во всяких photon number splitting attacks), в которой тоже нет никакой магии, если понимать, что это за преобразование состояний.

Смысл в том, что частицы с массой покоя, такие как электроны, принципиально иные, чем безмассовые, такие как фотоны. По-простому говоря, электрон в низкоэнегетическом пределе ещё хоть как-то онтологически восходит к облачку вероятности, которое, в свою очередь, к "шарику-микрочастице", в то время как фотон -- это вообще не частица ни в каком нормальном смысле этого слова. Хорошим аналогом фотона является фонон, но фонон -- это гармоники-возбуждения кристаллической решётки, а фотон -- аналогичные возбуждения "(решётки) ваккума" (электромагнитного поля) [на уровне аналогий]. Правильным классическим аналогом фотона была бы гармоника колебания струны, если всё совсем опримитивлять.

[schoolboy]

fraqix в сообщении #1085167 писал(а):

На самом деле, они измеряют энергию в электромагнитном поле.

Я в курсе, что фотоны это не шарики, но этот мой фотоумножитель, кроме того, что измеряет энергию, он получает еще импульс при каждом щелчке, да и в начальных учебниках еще продолжают про эффект Комптона писать. Поэтому, прошу прощения, я все-таки продолжу эти щелчки называть фотонами.

[Munin]

schoolboy
Просто пришёл ещё один собеседник, считающий себя носителем абсолютной истины.

[fraqix]

schoolboy в сообщении #1085177 писал(а):

Я в курсе, что фотоны это не шарики, но этот мой фотоумножитель, кроме того, что измеряет энергию, он получает еще импульс при каждом щелчке, да и в начальных учебниках еще продолжают про эффект Комптона писать.

Ну да, и ещё фотоэффект есть, гамма-кванты и много экспериментов вокруг них, где, насколько я знаю, с достаточной точностью фотоны можно считать чуть ли ни шариками. Главное -- что это не суть вещей такая, а просто частный случай общей физики процесса такой, что соответствующее приближение даёт ответ с адекватной точностью.

[Munin]

fraqix в сообщении #1085228 писал(а):

Главное -- что это не суть вещей такая

С этим-то никто и не спорит. Но и известная вам общая физика процесса - тоже не суть вещей такая. В физике вообще суть вещей неизвестна.

[fraqix]

Munin в сообщении #1085241 писал(а):

Но и известная вам общая физика процесса - тоже не суть вещей такая. В физике вообще суть вещей неизвестна.

Известна, если пренебречь квантовыми эффектами гравитации. Найдёте достоверно хоть что-нибудь за рамками КТП и стандартной модели -- сообщите о полученной нобелевской премии, я за вас порадуюсь (космологию с её тёмной материей и тёмной энергией можно пока оставить в стороне). Пока ещё никто не говорил, что из КТП не следуют её частные случаи.

[Munin]

fraqix в сообщении #1085246 писал(а):

Известна

Ну-ну.

fraqix в сообщении #1085246 писал(а):

Найдёте достоверно хоть что-нибудь за рамками КТП и стандартной модели

Уже нашли: гравитацию. И стандартная модель - не более чем эффективная теория, это давно общепринято. Да, и DM и DE, конечно же, тоже имеют место.

fraqix в сообщении #1085246 писал(а):

Пока ещё никто не говорил, что из КТП не следуют её частные случаи.

Однако на КТП не стоит гарантийного знака от господа бога. Например, струны ещё никуда не девались, вообще-то говоря.