Как может работать притяжение частиц?
Наверное не секрет, что электрические заряды с одинаковыми знаками отталкиваются, а с разными - притягиваются.
Это базовое явление, которое изучается в самом начале прохождения курса школьной физики. Воспринимать такое поведение зарядов предлагают как нечто должное и как простую специфику устройства нашего мира.
Разобраться в причинах такого поведения было бы интересно на более глубоком уровне. Объяснение "просто вот так вот оно работает" не очень хорошо подходит для построения целостной картины и формирования глубокого понимания. В процессе поиска причины притяжения или отталкивания зарядов часто используется теория обменного фотона.
Вообще через обменные фотоны описывается множество разных физических взаимодействий, но попробуем для начала понять, каким образом обменный фотон позволяет взаимодействовать частицам.
По этой логике имеющиеся субатомные частицы (да и не только они) не просто существуют "как они есть", а постоянно обмениваются друг с другом энергиями посредством обменных (виртуальных) фотонов.
При помощи визуализации, построенной на представлениях о классической физике, вообразить себе механику процесса не сложно.
Легче всего нарисовать в голове картину отталкивание частиц с одинаковыми зарядами.
Представьте, что вы бросаете арбуз своему другу. Ну или мячик, но мячик обладает слишком низкой инертностью. Поэтому, лучше арбуз. Когда арбуз будет пойман, то ловящий почувствует удар или толчок. Если в этом случае стоять не на шершавом асфальте, а на скользком ледяном катке, где сила трения значительно меньше, то такой обмен арбузом приведет к тому, что и бросающий, и ловящий откатятся назад. Тут нет никакой супер-пупер теории и процесс легко представить.
Но процесс притяжения согласно этой физической модели визуализировать сложнее. По этой логике должно получаться, что обмен арбузом из примера выше не отталкивает людей друг от друга, а притягивает. В общем-то, тут есть способ визуализации.
Представьте, что когда человек кинул арбуз другому, то он в какой-то момент схватил уже летящий отдаляющийся арбуз, обладающий инерцией, и почувствовал, что его тянет вслед. Ловящий же вытянул руки и тоже схватил арбуз, притягивая себя к нему, причем превышая скорость полёта арбуза. Ловящий и бросающий в итоге сблизились.
Само собой, и модель притяжения, и модель отталкивания довольно грубые. Но это хотя бы позволяет представить себе возможность существования механики такого процесса.
Главное помнить, что обменный фотон - не совсем частица. Значит, и механические аналогии нужны только для самоуспокоения и попытки сделать первые шаги.
Теперь вернемся к притягивающимся частицам. Электрон испускает фотон, который движется в направлении от протона. Затем протон поглощает этот фотон, и это ускоряет протон к электрону. Процесс поглощения выглядит как смещение протона по направлению фотона. Электрон поступит аналогичным уровнем.
"Длинные руки", которые мы рассматривали в физическом примере, есть не у протона, а у самого фотона, положение которого крайне неопределенно.
Поскольку фотон как мы уже сказали выше - это не совсем-таки физическая частица, вполне нормально, что у неё присутствуют характеристики типа взаимной привязки сразу и к бросающему, и к принимающему. Даже если фотон удаляется от протона, он перекрывает этот протон, и поэтому может передать свой импульс этой частице в обратную сторону.
На практике же правильнее забыть про всякие мячики и сказать, что в случае пары одинаковых частиц с одинаковыми зарядами, они не способны поглощать порцию энергию в виде виртуального фотона для образования взаимного притяжения. Если же частицы имеют разные знаки, то обменный фотон поглощается и создаёт импульс, который приводит к притяжению частиц.
П.с.: Обратите пожалуйста внимание на тот факт, что статья - это результат моих размышлений над вопросом (что не есть гарантия истины). Теория с обменным фотоном при этом не изменена.
Пожалуйста, поддержите мой проект подпиской в Telegram!
