Mengapa harus selalu ada partikel nyata dengan massa yang sama dari partikel maya pada medan gaya tertentu?
Saya sudah mencoba untuk menanyakan pertanyaan ini sebelumnya, tetapi saya tidak pernah mendapatkan jawaban yang memuaskan jadi saya akan menyederhanakan pertanyaan saya.
Seperti yang saya pahami, partikel virtual hanyalah 'kaki internal diagram Feynman' dan dengan demikian tidak dapat diamati dan kita sebenarnya dapat menganggapnya murni sebagai 'cara mudah untuk mengatur perluasan yang mengganggu' dan bukan sebagai partikel itu sendiri.
Propagator yang digunakan untuk partikel virtual diberikan oleh $\frac{1}{p^2-m^2}$ untuk momentumnya $p$ (yang disimpan pada simpul Feynman) dan massa $m$ dari partikel virtual.
Saya memahami bahwa partikel virtual 'off-mass-shell' sedemikian rupa $p^2 \neq m^2$, jadi dengan 'massa partikel maya' saya hanya mengacu pada kuantitas m yang digunakan dalam propagator
- Massa partikel virtual terkait dengan jangkauan maksimum potensial Yukawa-nya. yaitu$m \propto \mu$ untuk $\mu$ di $U\propto \frac{e^{-\mu r}}{r}$
Pertanyaan saya adalah, jika partikel virtual dalam arti tertentu adalah 'fudge yang nyaman' untuk membantu dalam perhitungan gangguan. Mengapa variabel 'm' yang digunakan dalam propagator sepertinya selalu memiliki nilai yang sama dengan massa partikel yang dapat kita deteksi dalam situasi lain sebagai nyata dan bukan virtual.
Sepertinya kebetulan besar bagi saya bahwa massa partikel virtual, yang baru saja kami definisikan sebagai terkait $\mu$ demi kemudahan dalam mempelajari interaksi, juga akan selalu dapat dideteksi sebagai partikel 'kaki luar' itu sendiri.
Jadi akhirnya pertanyaan saya adalah, mengapa kita tidak pernah memiliki kekuatan dengan $\mu$yang kebetulan tidak terkait dengan massa partikel nyata yang sebenarnya. Apakah ada teorema yang mendalam untuk semua ini?
Saya menduga mungkin ada, karena saya pernah mendengar penjelasan online seperti 'boson Higgs tidak ada hubungannya dengan memberikan massa partikel, medan Higgs melakukannya, dan fakta bahwa medan itu ada berarti eksitasi (yaitu boson Higgs) harus ada'.
Jawaban
Mengapa harus selalu ada partikel nyata dengan massa yang sama dari partikel maya pada medan gaya tertentu
Karena fisika bukanlah teori perturbasi atau objek matematika pada umumnya. Ini tentang mengamati alam, mengukur secara akurat yang ditentukan untuk variabel alasan ini, dan kemudian menemukan model matematika yang sesuai dengan pengukuran dan juga memprediksi (idealnya) semua pengukuran baru.
Jadi dalam membahas model fisika harus diingat bahwa format matematika adalah alat yang didefinisikan untuk menggambarkan alam. Dalam kasus Anda, teori perturbasi adalah model untuk menggambarkan hamburan dan peluruhan partikel.
Satu pengamatan yang sangat kuat dari data, selain kekekalan energi, momentum dan momentum sudut adalah kekekalan bilangan kuantum yang ditemukan dalam percobaan hamburan partikel selama hampir 100 tahun terakhir. Jika Anda melihat tabel partikel elementer , Anda akan melihat bahwa masing-masing membawa sejumlah bilangan kuantum, yang harus dipertimbangkan saat menghitung penampang dan peluruhan, perilaku spesifiknya di bawah gaya yang berbeda untuk diperhitungkan.
Dalam diagram Feynman, representasi ekspansi deret untuk menghitung interaksi, bilangan kuantum ini dibawa oleh garis yang menghitung dengan jelas hukum kekekalan yang berlaku di setiap simpul, sehingga partikel keluar terakhir memiliki bilangan kuantum yang benar.
Ini berarti, misalnya, bilangan kuantum sebuah elektron menyertai garis yang memiliki propagator dengan massa elektron sebagai kutub. Ini adalah representasi brilian dari perhitungan rumit yang ditemukan Feynman.
Jadi partikel maya adalah akibat , bukan sebab. Karena garis memiliki semua atribut partikel kecuali massa, itu disebut elektron virtual , foton, up_quark, dll.
Untuk setiap partikel nyata, sebuah partikel maya dapat didefinisikan dalam ekspansi deret gangguan untuk menghitung penampang melintang dan peluruhan, untuk melacak bilangan kuantum dalam hal ekspansi.