Ανδρέας Ιωάννου Κασσέτας

QED
 

 

 

 

 

 

1927,  Paul Dirac, μια κβαντική θεωρία πεδίου
 

 

 


Ήταν 1927 και μια εργασία  σε γλώσσα αγγλική  έκανε την εμφάνισή της .

Συνδύαζε την νεογέννητη τότε Κβαντομηχανική

με την ηλικίας 60 ετών Ηλεκτρομαγνητική θεωρία του Maxwell .

Η εργασία έδινε την πρώτη κβαντική θεωρία για το ΦΩΤΟΝΙΟ

Ο δημιουργός της, ο Paul Dirac ,

ένωσε δύο θεωρίες,

εκείνη που  περιέγραφε το ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΟ

και την άλλη που  περιέγραφε το ΦΩΤΟΝΙΟ

προσφέροντας μία θεωρία  ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗΣ

 

ήταν το πρώτο παράδειγμα μιας ΚΒΑΝΤΙΚΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΠΕΔΙΟΥ

 

δεν εξηγούσε μόνο το «πώς» τα ηλεκτρόνια εκπέμπουν

και απορροφούν φωτόνια αλλά και  το «πώς»

ΔΥΟ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑ ΑΠΩΘΟΥΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ ΑΝΤΑΛΛΑΣΣΟΝΤΑΣ ΕΝΑ ΦΩΤΟΝΙΟ

 

η βασική της ιδέα ήταν ότι

 

ΚΑΤΙ ΠΟΥ ΜΟΙΑΖΕΙ ΜΕ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟ ΠΕΔΙΟ

θεωρείται σαν ΠΟΛΛΑ «ΕΙΚΟΝΙΚΑ» ΦΩΤΟΝΙΑ

ΠΟΥ ΕΜΦΑΝΙΖΟΝΤΑΙ

ΚΑΙ ΕΞΑΦΑΝΙΖΟΝΤΑΙ ΔΙΑΡΚΩΣ

η νεογέννητη κβαντική θεωρία πεδίου πέρασε δύσκολα παιδικά χρόνια ανάμεσα στις δεκαετίες του 1930 και του 1940 όταν

άρχισε να πλήττεται από μαθηματικές δυσκολίες

η σοβαρότερη είναι ότι η αλληλεπίδραση δύο ηλεκτρονίων είναι μια αέναη δραστηριότητα που οδηγεί σε ΑΠΕΙΡΙΣΜΟΥΣ 

ένα « εικονικό»  φωτόνιο που βρίσκεται ανάμεσα σε δύο ηλεκτρόνια γίνεται αυθόρμητα δυνητικό ζεύγος ηλεκτρονίου ποζιτρονίου που εξαϋλώνεται αμέσως για να ξαναδώσει το αρχικό φωτόνιο πριν αυτό φθάσει στον προορισμό του και η δίδυμη γένεση να επαναληφθεί . 

 

 

 

1949, οι δύο Νεοϋορκέζοι 
και ο Ιάπωνας
 

 

 

 

 

 

 


τα προβλήματα των απειρισμών λύθηκαν το έτος 1949, τότε που δύο συνομήλικοι  Νεοϋορκέζοι

κι ένας,  μεγαλύτερός τους  Ιάπωνας

ο Richard FEYNMANN,  o Julius SCHWINGER  και ο Sin-Itiro TOMONAGA ,                            

 

ανακάλυψαν ένα τρόπο να ξεπεράσουν τα προβλήματα των απειρισμών

εφαρμόζοντας,  με τρεις εντελώς διαφορετικούς ,

ένα τέχνασμα που λέγεται renormalization, στην ελληνική γλώσσα επανακανονικοποίηση

 

Αυτό που προέκυψε ήταν η QED ίσως η πιο ακριβής Θεωρία της Φυσικής. Μπορούσε να περιγράφει να ερμηνεύει και να προβλέπει την ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ αλληλεπίδραση δύο σωματιδίων με μεσολαβητή το ΦΩΤΟΝΙΟ

 

QED θα πει Quantum ElectroDynamics, σημαίνει, όμως, σε γλώσσα λατινική, και Quod Erat Demonstrandum

 

αυτά, σε γλώσσα ελληνική, σημαίνουν  « Κβαντική Ηλεκτροδυναμική » και « όπερ έδει δείξαι »

 

 

ήταν μια θεωρία που επεδίωξε  να περιγράψει μία από τις τέσσερεις αλληλεπιδράσεις, και τα κατάφερε

 Έθεσε και ένα  πολύ σοβαρό ερώτημα:

«Είναι άραγε δυνατόν να περιγράψουμε τις υπόλοιπες τρεις δυνάμεις χρησιμοποιώντας

μία ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ ΠΕΔΙΟΥ

δηλαδή την έννοια ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ΚΒΑΝΤΙΚΩΝ ΣΩΜΑΤΙΔΙΩΝ;»

Κι ακόμα «μήπως υπάρχει μία θεωρία πεδίου που μπορεί να  κάνει όλη τη δουλειά ;»

 

 

Για πολλούς από τους νεαρούς Έλληνες φοιτητές του «τότε»,  ο Richard Feynmann,

παρά την εμφανή έλλειψη ενδιαφέροντος που έδειχνε για τη Φιλοσοφία, υπήρξε ένα πρότυπο

Όταν μάλιστα μερικοί από αυτούς,  τους φοιτητές του «τότε»,  συναντήθηκαν και με το «Lecture on Physics» και ο Feynamnn με Νόμπελ Φυσικής να ποζάρει στη  φωτογραφία παίζοντας μπόνγκο,  ο θαυμασμός εκτοξεύτηκε στα ύψη για να συντηρηθεί τα χρόνια που ακολούθησαν όταν έμαθανγια το «πόσο αγαπούσε τη ζωή» καθώς και για τις συμβουλές που έδινε στους φοιτητές να αποφεύγουν τα διάφορα «ΠΑΙΡΝΟΥΜΕ ΤΟΝ ΤΥΠΟ ΚΑΙ ΤΟΝ ΕΦΑΡΜΟΖΟΥΜΕ» και να αναζητούν τα φαινόμενα, τις έννοιες και τους νόμους

 

 

Η ύπαρξή τους

είναι μόνο φευγαλέα

 

 


Ναι, αλλά  τι είναι αυτά τα ΕΙΚΟΝΙΚΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΑ που κάνουν ξαφνικά την εμφάνισή τους από το πουθενά; 

Έτσι παραβιάζεται  η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ και ξέρω καλά ότι η ενέργεια

είναι κάτι που  «ποτέ δεν πεθαίνει» αλλά και  δεν μπορεί να γεννηθεί από το τίποτα

 

Ορισμένες μορφές ύλης μπορούν να δανείζονται ενέργεια από το πουθενά για πολύ μικρό χρονικό διάστημα, με την προϋπόθεση ότι η ενέργεια  αυτή επιστρέφεται πριν παραβιαστεί η ΑΡΧΗ της ΑΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΤΙΑΣ,  ( ΔΕ ) ( Δt ) > ħ

οπότε δεν παραβιάζεται και η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ   

Η δανεισμένη αυτή ΕΝΕΡΓΕΙΑ μπορεί  - σύμφωνα με την εξίσωση  Ε = mc2    -  ΝΑ ΔΗΜΙΟΥΡΓΗΣΕΙ ΕΝΑ ΣΩΜΑΤΙΔΙΟ συγκεκριμένης μάζας, ένα εικονικό σωματίδιο με ύπαρξη φευγαλέα, ένα μποζόνιο 

 

Η ιδέα που έκανε την πρώτη της εμφάνιση με τον Paul Dirac επανήλθε το 1935 σε μια πιο γενικευμένη μορφή από τον σημαντικότερο Ιάπωνα φυσικό της εποχής 1935 και συνδέθηκε με τη γέννηση ενός νέου σωματιδίου . Ο Hideki Yukawa πρότεινε την ύπαρξη ενός σωματιδίου  με χαρακτήρα  φευγαλέας ύπαρξης . . ήταν  το μεσόνιο που αργότερα αποσαφηνίστηκε ότι είναι  πι μεσόνιο ή πιόνιο.

 

 

 

Με ανάλογο τρόπο

μπορούμε να θεωρήσουμε την ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ μεταξύ δύο ηλεκτρονίων 

ως ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ενός virtual   ΦΩΤΟΝΙΟΥ και  πρέπει να το λέμε virtual - «εικονικό» ή «δυνητικό»-

για να το ξεχωρίζουμε από όλα εκείνα τα φωτόνια του φωτός που διατηρούν την ενέργειά τους

δισεκατομμύρια χρόνια εφόσον δεν απορροφηθούν

 

μπορούμε να θεωρήσουμε την ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΑΛΛΗΛΕΠΙΔΡΑΣΗ μεταξύ δύο ηλεκτρονίων 

ως ΑΝΤΑΛΛΑΓΗ ενός virtual   ΦΩΤΟΝΙΟΥ και  πρέπει να το λέμε virtual - «εικονικό» ή «δυνητικό»-

για να το ξεχωρίζουμε από όλα εκείνα τα φωτόνια του φωτός που διατηρούν την ενέργειά τους  επί   δισεκατομμύρια χρόνια εφόσον δεν απορροφηθούν

 

 

 

 

 

 


 Εικόνες όπως η παραπάνω λέγονται

“ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ Feynmann

 

Όλα αυτά τα θνησιγενή σωματίδια, το φωτόνιο, τα διανυσματικά μποζόνια W και  Z  και τα γλουόνια,  είναι και φορείς ή μεσολαβητές των αλληλεπιδράσεων με την έννοια ότι όταν αυτά ανταλλάσσονται μεταξύ δύο σωματιδίων,

η διαδικασία οδηγεί στη δράση μιας δύναμης μεταξύ των δύο σωματιδίων