怎么会出现一个小粒子发射一个能量远大于自己的粒子的事件呢？
2011-06-04 17:53 提问者采纳
我认为这是一个非常漂亮的问题，因为它涉及一些场论及统计性的本质问题，我希望能尽我所能的回答这个问题。 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 那么，我想首先从W；Z被证实的实验出发（1983年P+P-对撞）。 首先，正反质子对撞中，正反质子的能量应按相对论能量计算，所以不再是静止能量。 这样，两个被加速后的粒子的能量可以高于中间玻色子W；Z，由此并不违反能量守恒。 其次，为什么W，Z有如此大的质量？ 在说明这个发射与吸收之前，我想先引入我们的实验和理论对应的关系，这样我们就好知道我们道题在说什么。 量子场论中的相互用并不是我们常说的作用力（比如你推着小车或者什么比的），实际上是场效应的一个比喻。 因为在实验前，或者说两个粒子相撞前我们不知道会具体发生什么（发生某个确定过程），而我们所知道的是能量在前后应满足守恒，如此一来，所谓的相互作用或者虚粒子交换本质上是对某一个过程的定性描述，他本身不是一种机制而是一种模仿机制的一个比喻。因为实际上，我们看不到这个被交换的或者说承载着那个作用的粒子 （为什么？因为这个粒子在能量守恒的条件下仅对发生作用的两个粒子间传递，如果我们观测到，说明我们的吸收了能量，那么作用就不在是针对原先我们解释的那两个粒子了，而是吸收到粒子的我们和发射粒子的那个对象！这是一个悖论，他确切的说明了未来的不可预见性，但又从大量的实验中找到了统计的概率性分布） 当你在讨论一个W；Z粒子被某一个发射或吸收时，实际上你已经明确的了解到了这个过程，意味着这件事发生完毕了，而不是在发生前的某一个机制驱使着这个W；Z粒子一定被谁发射被谁吸收。 问题似乎变得越来越复杂，其实不。因为我们需要替换掉原先的纯碎因果论（就是说知道先前的状态后，就知道未来的结果），这恰好是人们建立量子力学原因之一。 所以当我们谈论W；Z粒子被发射或吸收时并不是指这个粒子从一个点飞跃到了另一个点，而是一个点的粒子失去一份能量，而另一个点的粒子恰好获得了这份能量大小对等的能量（但这两份能量不是一份能量，我会在后面继续说明）。 举个详细例子，你在变魔术，如果你和我的兜里有许多个小球，当我抛给你一个小球时你会收起来放在身上，让我们看看，如果小球的颜色不一样，那么显然结果可以区分，观众可以发现你的兜里多了一个我的小球。但如果表演中的所有球都是相同的（起码是现阶段无法区分的），这次我将一个球扔到没人看到的地方，看上去我丢失了一个小球，而你从某个地方多拿了一个小球，你多了一个小球。但当关注来检查的时候，他们发现我少了一个球而你恰好多了一个球，于是一个可能的解释就是，我交给你一个属于我的小球（而事实上，并不一定是这样，但观众并不知道是什么样，他们按照我们的观测前后状态的差异来判断过程，这其实是我们一直以来对实验的验证方法）。最后当关注每次都得到相同的结果时（我少了一个，你多了一个）那么他们就假想着一定是我扔给了你一个小球，然后将这种过程称为交换虚粒子，也叫做粒子间的相互作用。 好了，现在我们说明白了是一件事情，那就是我们所谓的发射与吸收是在给一个已经大量发生的想通过成一个合理的描述，扔与接一个小球。这就是所谓发射与吸收，你现在会发现其实并不是一个粒子真的想发射火箭一样发射出一个粒子，而仅仅是在能量与动量同时守恒时的粒子对波动（一个向左，那么一个必须向右，一个失去能量，那么一个必须得到能量，并且数量是相等的） 我们把这种国产那个叫做交换或者作用，这就是所谓的发射与吸收（R。Feynman在这方面做了突破性的贡献，QFT实际上是在QED的这种思想下发展起来的，实际上的虚粒子传递，所描述的就是这件事情） 当我们搞明白场作用不是像发射火箭一样发射粒子的时候，我们就可以理解“小粒子发射大粒子”这种看上去十分荒谬的事件了，实际上是一个粒子失去了一份很大的能量（此时，在失去之前他的能量是相对论能量）而同时在另一个地点，另一个粒子获得了一份很大的能量。 这个过程就是这样，它不违反任何定律，也不是那种火箭弹一样的过程。它可以被理解为在某个区域的定域守恒下的粒子间的能量-动量波动（也可以说是起伏，变化）。 就是这么多了，希望能有帮助。
- 追问
请问你是否是物理学专业的？ 太棒了！
- 回答
我是学物理专业的，现在是硕士。 我之前的学习遇到了和你相似的问题，我的老师给过我一些指导。 所以，如果能对你有帮助，那一半的成功来源我的老师。
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