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ゲージ理論に拠れば、電荷と電荷の間では、光子がやり取りされる事で、電荷と電荷...

hif********さん

2011/5/1304:38:11

ゲージ理論に拠れば、電荷と電荷の間では、光子がやり取りされる事で、電荷と電荷の間に電磁気力が生じると言う事ですが、具体的に、どう言ったメカニズムになっているのでしょう??

と言うのは、異種の電荷の間に働く引力や同種の電荷の間に働く斥力が、光子を交換する事で、どのようにして起きるのかと言う事です。

個人的には、パイ中間子論にも否定的な見解を持っているのですが・・・

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ベストアンサーに選ばれた回答

sen********さん

編集あり2011/5/1823:20:15

「素粒子を交換する」「キャッチボールをする」という表現は、
「量子化された場を介して相互作用する」という内容を言い表したものだと思った方が良いでしょう。
「粒子の交換により力が伝えられる」は、
あくまで話をわかりやすくするための便宜的な表現で、
実際は場が力を伝えていると言った方が正確です。

2つの素粒子の間に作用する力を計算する場合、
場の量子揺らぎを求めることになりますが、
この計算は実際には不可能です。

そこで量子揺らぎは充分に小さいものとして、
相互作用していないときの基本的な共鳴パターンを使って摂動論的に計算します。
相互作用しないときの共鳴パターンは、
自由に動き回る1個の粒子のように振舞います。
(力を計算する時には、あたかも1個の粒子が一方から他方へと
飛んでいくかのような過程を調べることになります。)

この状況を「粒子(仮想粒子)の交換によって力が伝えられる」と言い表しています。
(実際に力を伝える粒子が飛び回っていると考えない方が良いでしょう。)

運動している電子が衝突すると、衝突の前後で全運動量は保存しますが、
各々の電子は運動方向や速度が変わります。
(衝突により2つの電子は運動量を交換しあったことになります)

衝突の時に、実は電子は仮想光子を放出したと見なせます。
この仮想光子を相手の電子が吸収します。
この時に運動量が交換されたと見なせます。
電荷をもった物質同士が仮想光子を交換し合う、これが電磁気力の働くメカニズムといえます。

> 引力や斥力
+は±0になりたくて-とくっつきます。
-も±0になりたくて+とくっつきます。
+同士、-同士はエネルギーが高くなるので反発します。
(物理現象はエネルギーが低い方向へと流れます。)
キャッチボールでエネルギーがより低い、安定した状態に移行しようとします。

原子同士において、例えば、水素原子は2個くっつき水素分子になりますが、中性の原子同士が寄りそってもくっつくとは考えられません。
自分の持っている電子を相手にも共有させることで、全体のエネルギーが下がりくっついた方が安定して存在できるようになります(共有結合)。
中間子の場合も同じ現象で、陽子と中性子で中間子を共有していると全体のエネルギーが低くなります。

質問した人からのコメント

2011/5/19 11:58:04

感謝 丁寧な解説、どうも有難う御座いました。

ベストアンサー以外の回答

1〜1件/1件中

rit********さん

2011/5/1309:15:09

弦の振動で考えれば分かるように、波動というのは媒質を通して力が遠方に伝播される現象のことをさす。
電磁場を媒質とする波が光であって、電荷を持つ粒子が電磁波を放出し、他方が吸収する事で力が伝達される。
波つまり場の振動を固有値分解したものが量子であるということを考えれば、これは光子がやり取りされている状態を表している。

ということだと思います。素人解釈ですが。

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