ספיין של חלקיק???
- פותח הנושא peach20
- פורסם בתאריך
uzi2
Active member
ספין יש גם לחלקיקים אחרים.
כמעט לכל החלקיקים האלמנטריים יש ספין. למעשה לכל החלקיקים האלמנטריים שנמצאו עד היום יש ספין שונה מאפס. יש חלקיקים מורכבים (כמו פיונים) שיכול להיות להם ספין אפס, ויש את בוזון ההיגס שאמור להיות לו ספין אפס, אבל למרות שמשוכנעים שהוא קיים, הוא עוד לא נצפה בניסוי. ספין הוא גודל אדיטיבי, כלומר ספין של כמה חלקיקים הוא סכום הספינים של כל אחד מהם. ספין הוא פסוודו-ווקטור. כלומר יש לו כיוון במרחב. לכן לא מדברים על ספין חיובי או שלילי, בלי הקשר של מערכת קורדינטות. (לחלקיקים חסרי מסה נוהגים להגדיר מושג שנקרא "בורגיות" (helicity) שזה הערך של הספין בכיוון התנועה וגודל זה אינו תלוי במערכת הצירים). המושג ספין הוא באנגלית "סיבוב" ולפעמים אומרים the particle is spinning והכוונה היא שהוא מסתובב, בלי שום קשר לערך הספין שלו. וייתכן שמה שאת מתייחסת אליו, זה סיבוב של חלקיק טעון בשדה מגנטי עקב הכוח המגנטי, שם מטען חיובי יואץ כך שכיוון התנע הזוויתי שלו יהיה הפוך לכיוון השדה המגנטי. אנו אומרים שבמערכת סגורה יש שימור של התנע הזוויתי הכללי, שכולל בתוכו את התנע הזוויתי המרחבי (שהוא גודל שקשור לתנועה הסיבובית של הגופים) והספין של החלקיקים האלמנטרים. היו בעבר נסיונות להציע מודלים פשוטים שבהם הספין של חלקיק אלמנטרי, הוא באמת תוצאה של סיבוב של החלקיק סביב עצמו (כמו שכדור הארץ מסתובב סביב צירו), אך אין מודלים פשוטים כאלו ויש איתם בעיות.
כמעט לכל החלקיקים האלמנטריים יש ספין. למעשה לכל החלקיקים האלמנטריים שנמצאו עד היום יש ספין שונה מאפס. יש חלקיקים מורכבים (כמו פיונים) שיכול להיות להם ספין אפס, ויש את בוזון ההיגס שאמור להיות לו ספין אפס, אבל למרות שמשוכנעים שהוא קיים, הוא עוד לא נצפה בניסוי. ספין הוא גודל אדיטיבי, כלומר ספין של כמה חלקיקים הוא סכום הספינים של כל אחד מהם. ספין הוא פסוודו-ווקטור. כלומר יש לו כיוון במרחב. לכן לא מדברים על ספין חיובי או שלילי, בלי הקשר של מערכת קורדינטות. (לחלקיקים חסרי מסה נוהגים להגדיר מושג שנקרא "בורגיות" (helicity) שזה הערך של הספין בכיוון התנועה וגודל זה אינו תלוי במערכת הצירים). המושג ספין הוא באנגלית "סיבוב" ולפעמים אומרים the particle is spinning והכוונה היא שהוא מסתובב, בלי שום קשר לערך הספין שלו. וייתכן שמה שאת מתייחסת אליו, זה סיבוב של חלקיק טעון בשדה מגנטי עקב הכוח המגנטי, שם מטען חיובי יואץ כך שכיוון התנע הזוויתי שלו יהיה הפוך לכיוון השדה המגנטי. אנו אומרים שבמערכת סגורה יש שימור של התנע הזוויתי הכללי, שכולל בתוכו את התנע הזוויתי המרחבי (שהוא גודל שקשור לתנועה הסיבובית של הגופים) והספין של החלקיקים האלמנטרים. היו בעבר נסיונות להציע מודלים פשוטים שבהם הספין של חלקיק אלמנטרי, הוא באמת תוצאה של סיבוב של החלקיק סביב עצמו (כמו שכדור הארץ מסתובב סביב צירו), אך אין מודלים פשוטים כאלו ויש איתם בעיות.
רגע לאט...../images/Emo13.gif
1) מה הכוונה ספין הוא גודל אדיטיבי? (מה זה גודל אטידיטבי- גודל שמתקבל מחיבור?). הרי כל חלקיק עומד בפני עצמו (לא מדברת כרגע על פרוטון שמורכב מקווארקים) ולכל אחד מהם יש ספין מסוים (זה הרי הכוונה בספין למעלה ולמטה...). 2) מה זה פסוודו ווקטור? למה אתה לא קורא לזה וקטור וזהו- כיוון במרחב בהתאם למע' קורדינאטות ? אני התכוונתי לניסוי של שטרן-גרלך שהתעסק במדידת ספיין חיובי/שלילי בהתאם לשדה הכוח המגנטי-שם באמת קיים סיבוב? (או שבאמת נהיו לספין 2 הגדרות כמו שאתה כותב?) 3) תנע זוויתי זה בעצם התנהגות במרחב של החלקיק?
1) מה הכוונה ספין הוא גודל אדיטיבי? (מה זה גודל אטידיטבי- גודל שמתקבל מחיבור?). הרי כל חלקיק עומד בפני עצמו (לא מדברת כרגע על פרוטון שמורכב מקווארקים) ולכל אחד מהם יש ספין מסוים (זה הרי הכוונה בספין למעלה ולמטה...). 2) מה זה פסוודו ווקטור? למה אתה לא קורא לזה וקטור וזהו- כיוון במרחב בהתאם למע' קורדינאטות ? אני התכוונתי לניסוי של שטרן-גרלך שהתעסק במדידת ספיין חיובי/שלילי בהתאם לשדה הכוח המגנטי-שם באמת קיים סיבוב? (או שבאמת נהיו לספין 2 הגדרות כמו שאתה כותב?) 3) תנע זוויתי זה בעצם התנהגות במרחב של החלקיק?
uzi2
Active member
תשובות
1. גודל אדיטיבי, זה אומר שספין של שני חלקיקים שווה לסכום הספינים של כל אחד מהם. וכן, אם את מדברת על חלקיק יחיד, אז גודל הספין שלו הוא תכונה שמאפיינת אותו. 2. האמת היא שיכלתי לרשום "ווקטור" במקום "פסוודו-ווקטור" שכן יש לו גם גודל וגם כיוון במרחב. אבל המונח המדוייק הוא פסודו-ווקטור כיוון שאם אני הופך את הצירים (x למינוס x, ו- y למינוס y, ו- z למינוס z) אז ווקטור בהגדרתו המתמטית הופך את סימנו, בעוד שפסודו-ווקטור לא. 2א. בניסוי שטרן גרלך, באה לידי ביטוי העובדה שלאלקטרון יש דיפול מגנטי (אפשר לומר שהוא כאילו מכיל מגנט) שכיוונו הפוך לכיוון הספין של האלקטרון (אם לאלקטרון היה מטען חיובי אז כיוון הדיפול המגנטי היה ככיוון הספין). לכן פועל עליו כוח מגנטי שקשור לספין שלו בנוכחות שדה מגנטי. העובדה שיש דיפול מגנטי שקשור לספין מסתדרת עם הראיה שהספין של חלקיק הוא כמו סיבוב של המטען סביב צירו, אבל הקשרים הכמותיים לא מסתדרים עם שום מודל. 3. תנע זוויתי מרחבי מוגדר על פי ההתנהגות במרחב של החלקיק. תנע זוויתי כללי הוא הסכום של התנע הזוויתי המרחבי והספין (שלפעמים קוראים לזה "תנע זוויתי פנימי").
1. גודל אדיטיבי, זה אומר שספין של שני חלקיקים שווה לסכום הספינים של כל אחד מהם. וכן, אם את מדברת על חלקיק יחיד, אז גודל הספין שלו הוא תכונה שמאפיינת אותו. 2. האמת היא שיכלתי לרשום "ווקטור" במקום "פסוודו-ווקטור" שכן יש לו גם גודל וגם כיוון במרחב. אבל המונח המדוייק הוא פסודו-ווקטור כיוון שאם אני הופך את הצירים (x למינוס x, ו- y למינוס y, ו- z למינוס z) אז ווקטור בהגדרתו המתמטית הופך את סימנו, בעוד שפסודו-ווקטור לא. 2א. בניסוי שטרן גרלך, באה לידי ביטוי העובדה שלאלקטרון יש דיפול מגנטי (אפשר לומר שהוא כאילו מכיל מגנט) שכיוונו הפוך לכיוון הספין של האלקטרון (אם לאלקטרון היה מטען חיובי אז כיוון הדיפול המגנטי היה ככיוון הספין). לכן פועל עליו כוח מגנטי שקשור לספין שלו בנוכחות שדה מגנטי. העובדה שיש דיפול מגנטי שקשור לספין מסתדרת עם הראיה שהספין של חלקיק הוא כמו סיבוב של המטען סביב צירו, אבל הקשרים הכמותיים לא מסתדרים עם שום מודל. 3. תנע זוויתי מרחבי מוגדר על פי ההתנהגות במרחב של החלקיק. תנע זוויתי כללי הוא הסכום של התנע הזוויתי המרחבי והספין (שלפעמים קוראים לזה "תנע זוויתי פנימי").
שאלות לתשובות...../images/Emo13.gif
אז בעצם... 1) אם אני מסתכלת על פרוטון או נייטרון אז הספיין שלנו הוא סכום הספיין של הקוורקים שלו? 2) פסודו-וקטור הוא בעצם וקטור בערך מוחלט? 2א) נראה לי שהחלפת בין השדה לאלקטרון בחלק השני של המשפט "ביטוי העובדה שלאלקטרון יש דיפול מגנטי (אפשר לומר שהוא כאילו מכיל מגנט) שכיוונו הפוך לכיוון הספין של האלקטרון..." לא הבנתי מה הכוונה הקשרים הכמותיים לא מסתדרים עם שום מודל? 3) אם נדמה את החלקיק לקליע של רובה שמסתובב אז התנועה של הקליע+הסיבוב של הקליע הוא התנע הזוויתי הכללי?
אז בעצם... 1) אם אני מסתכלת על פרוטון או נייטרון אז הספיין שלנו הוא סכום הספיין של הקוורקים שלו? 2) פסודו-וקטור הוא בעצם וקטור בערך מוחלט? 2א) נראה לי שהחלפת בין השדה לאלקטרון בחלק השני של המשפט "ביטוי העובדה שלאלקטרון יש דיפול מגנטי (אפשר לומר שהוא כאילו מכיל מגנט) שכיוונו הפוך לכיוון הספין של האלקטרון..." לא הבנתי מה הכוונה הקשרים הכמותיים לא מסתדרים עם שום מודל? 3) אם נדמה את החלקיק לקליע של רובה שמסתובב אז התנועה של הקליע+הסיבוב של הקליע הוא התנע הזוויתי הכללי?
uzi2
Active member
תשובות
1. לא בדיוק. אפשר לומר שהספין של הפרוטון הוא סכום התנע הזוויתי הכללי של כל מה שמרכיב אותו (כולל תנע זוויתי מרחבי של הקווארקים). 2. לא. פסודו ווקטור מתנהג כווקטור כאשר אני מסובב את מערכת הצירים, אך לא מחליף סימן כאשר אני מחליף את הסימנים של כל הצירים (צירים= צירים מרחביים). 2א. לא טעיתי. לאלקטרון יש מומנט דיפול מגנטי שקשור לספין שלו. גם מטען שמסתובב, אם הוא לא נקודתי, ייצור מומנט דיפול מגנטי. לכן זה כאילו יש התפלגות מטען באלקטרון והספין הוא סיבוב שיוצר את השדה המגנטי. הבעיה היא בחישובים הכמותיים, אבל זה דורש כניסה למתמטיקה של המודלים (שיניחו התפלגויות מטען). בסופו של דבר מאחורי המילים האלו יש גם מתמטיקה. תנע זוויתי לא מוגדר בצורה מילונית. הוא מוגדר דרך נוסחאות מתמטיות. כנ"ל גם כל השאר. כל עוד מדברים על הדברים לא באופן כמותי (ערכים מספריים) אין בעיה לדמיין את הספין של האלקטרון כאילו האלקטרון זו התפלגות מטען שמסתובבת סביב עצמה. אבל בפיסיקה יש מאחורי הדברים האלו גם נוסחאות מתמטיות שמאפשרות לחשב עבור התפלגויות מטען כאלו ואחרות את התנע הזוויתי, מומנט הדיפול המגנטי ועוד ועוד. הבעיה היא ברמה המתמטית. אני לא אכנס כאן למתמטיקה. 3. מבחינה פרקטית, אזי התנועה הסיבובית של הקליע תורמת תרומה רלוונטית לתנע הזוויתי המרחבי שלו, ולכן גם לתנע הזוויתי הכולל. התנועה של מרכז המסה שלו בקו ישר, אמנם תורמת קבוע אבל אין לקבוע הזה משמעות פיסיקלית מעניינת.
1. לא בדיוק. אפשר לומר שהספין של הפרוטון הוא סכום התנע הזוויתי הכללי של כל מה שמרכיב אותו (כולל תנע זוויתי מרחבי של הקווארקים). 2. לא. פסודו ווקטור מתנהג כווקטור כאשר אני מסובב את מערכת הצירים, אך לא מחליף סימן כאשר אני מחליף את הסימנים של כל הצירים (צירים= צירים מרחביים). 2א. לא טעיתי. לאלקטרון יש מומנט דיפול מגנטי שקשור לספין שלו. גם מטען שמסתובב, אם הוא לא נקודתי, ייצור מומנט דיפול מגנטי. לכן זה כאילו יש התפלגות מטען באלקטרון והספין הוא סיבוב שיוצר את השדה המגנטי. הבעיה היא בחישובים הכמותיים, אבל זה דורש כניסה למתמטיקה של המודלים (שיניחו התפלגויות מטען). בסופו של דבר מאחורי המילים האלו יש גם מתמטיקה. תנע זוויתי לא מוגדר בצורה מילונית. הוא מוגדר דרך נוסחאות מתמטיות. כנ"ל גם כל השאר. כל עוד מדברים על הדברים לא באופן כמותי (ערכים מספריים) אין בעיה לדמיין את הספין של האלקטרון כאילו האלקטרון זו התפלגות מטען שמסתובבת סביב עצמה. אבל בפיסיקה יש מאחורי הדברים האלו גם נוסחאות מתמטיות שמאפשרות לחשב עבור התפלגויות מטען כאלו ואחרות את התנע הזוויתי, מומנט הדיפול המגנטי ועוד ועוד. הבעיה היא ברמה המתמטית. אני לא אכנס כאן למתמטיקה. 3. מבחינה פרקטית, אזי התנועה הסיבובית של הקליע תורמת תרומה רלוונטית לתנע הזוויתי המרחבי שלו, ולכן גם לתנע הזוויתי הכולל. התנועה של מרכז המסה שלו בקו ישר, אמנם תורמת קבוע אבל אין לקבוע הזה משמעות פיסיקלית מעניינת.
uzi2
Active member
זו שאלה שהתשובה אליה לא קצרה בכלל
בכל מקרה, אי-שוויון בל הוא משהו עיקרי בתורת הקוונטים, ואפשר להמחיש אותו בדוגמה שקשורה לספינים אך אפשר להמחיש אותו באינספור דרכים אחרות שאינן קשורות לספינים. הדוגמה של ספינים היא פשוט דוגמה יחסית נוחה ופשוטה להמחשה, וגם יחסית פשוטה לבדיקה נסיונית. אין לי כרגע את הזמן לתת תשובה ארוכה ומלאה. אי-שוויון בל הרג להרבה אנשים את התקווה, שהם יוכלו ליישר את תורת הקוונטים עם האינטואיציה הרגילה שלהם. בתורת הקוונטים מצב של חלקיק לא מגדיר חד ערכית את ערכי כל הגדלים הפיסיקאליים שלו. כלומר אם אני יודע את המצב של החלקיק בדיוק, אני יכול לדעת מה הסיכוי שאם אמדוד גודל פיסיקלי מסויים שמאפיין את החלקיק אקבל תוצאה כזאת או אחרת. כלומר הבנת מצב החלקיק מאפשרת לדעת (ככלל) הסתברויות לתוצאות השונות באם נמדוד גדלים פיסיקאליים שלו. להרבה אנשים לא היה נוח עם הרעיון שמאפייני החלקיק לא מספרים את ערכי הגדלים הפיסיקאליים שלו בצורה חד ערכית אלא רק דרך התפלגות סיכויים, והיו הרבה מאמצים לחפש תורה דטרמיניסטית (לא הסתברותית) שתנבא את תוצאות הניסויים חד ערכית. המחשבה של רבים היתה שייתכן שיש מידע ששמור בחלקיק ושאם היינו יודעים אותו היינו יכולים לדעת כיצד יתנהג אם נמדוד גודל פיסיקאלי שלו, בצורה חד-ערכית, ושהניבויים הם סטטיסטיים רק בכלל, שהמידע הזה נסתר עבורנו, ולכן הניבויים הופכים לסטטיסטיים. לא אכנס לפרטים, אבל אי-שוויון בל, מראה שאם יש מידע כזה שנסתר מאיתנו, ושאם המידע הזה לא יכול לעבור במהירות הגבוהה ממהירות האור, אזי חוקי הפיסיקה נשברים. מקבלים אי-שוויון בין הקורלציה בין מדידות הנובעת מקיומם של משתנים נסתרים, ובין הקורלציה בין מדידות כפי שהיא מנובאת על ידי תורת הקוונטים (ונמצאה להיות נכונה גם בניסוי).
בכל מקרה, אי-שוויון בל הוא משהו עיקרי בתורת הקוונטים, ואפשר להמחיש אותו בדוגמה שקשורה לספינים אך אפשר להמחיש אותו באינספור דרכים אחרות שאינן קשורות לספינים. הדוגמה של ספינים היא פשוט דוגמה יחסית נוחה ופשוטה להמחשה, וגם יחסית פשוטה לבדיקה נסיונית. אין לי כרגע את הזמן לתת תשובה ארוכה ומלאה. אי-שוויון בל הרג להרבה אנשים את התקווה, שהם יוכלו ליישר את תורת הקוונטים עם האינטואיציה הרגילה שלהם. בתורת הקוונטים מצב של חלקיק לא מגדיר חד ערכית את ערכי כל הגדלים הפיסיקאליים שלו. כלומר אם אני יודע את המצב של החלקיק בדיוק, אני יכול לדעת מה הסיכוי שאם אמדוד גודל פיסיקלי מסויים שמאפיין את החלקיק אקבל תוצאה כזאת או אחרת. כלומר הבנת מצב החלקיק מאפשרת לדעת (ככלל) הסתברויות לתוצאות השונות באם נמדוד גדלים פיסיקאליים שלו. להרבה אנשים לא היה נוח עם הרעיון שמאפייני החלקיק לא מספרים את ערכי הגדלים הפיסיקאליים שלו בצורה חד ערכית אלא רק דרך התפלגות סיכויים, והיו הרבה מאמצים לחפש תורה דטרמיניסטית (לא הסתברותית) שתנבא את תוצאות הניסויים חד ערכית. המחשבה של רבים היתה שייתכן שיש מידע ששמור בחלקיק ושאם היינו יודעים אותו היינו יכולים לדעת כיצד יתנהג אם נמדוד גודל פיסיקאלי שלו, בצורה חד-ערכית, ושהניבויים הם סטטיסטיים רק בכלל, שהמידע הזה נסתר עבורנו, ולכן הניבויים הופכים לסטטיסטיים. לא אכנס לפרטים, אבל אי-שוויון בל, מראה שאם יש מידע כזה שנסתר מאיתנו, ושאם המידע הזה לא יכול לעבור במהירות הגבוהה ממהירות האור, אזי חוקי הפיסיקה נשברים. מקבלים אי-שוויון בין הקורלציה בין מדידות הנובעת מקיומם של משתנים נסתרים, ובין הקורלציה בין מדידות כפי שהיא מנובאת על ידי תורת הקוונטים (ונמצאה להיות נכונה גם בניסוי).
Copyright©1996-2021,Tapuz Media Ltd. Forum software by XenForo® © 2010-2020 XenForo Ltd.