Имеет ли электрон в форме волны массу?

Я слышал от своего лектора, что электрон имеет двойственную природу. В этом случае в эксперименте Юнга с двумя щелями электрон проявляется как частица на концах, но он действует как волна между концами. Оно под дифракцией и изгибами. Но мы не видим роста энергии. Он должен производить 500 кэВ энергии (пожалуйста, исправьте, если мое приближение неверно) в соответствии с отношением эквивалентности массы энергии . Но волна - это форма чистой энергии, и она не проявляет свойств наличия массы в результате экспериментальной дифракции. Так куда же делась масса?

EtaZetaTheta

Мне не очень нравится весь бизнес, связанный с дуальностью волн и частиц, потому что он затмевает более поразительную правду о частицах: они иногда не являются волнами, а иногда частицами, и они также не превращаются иногда в волны, прежде чем преобразоваться в частицы, они что-то совершенно другое.

Это похоже на историю о слепых и слонах : группа слепых пытается описать слона на ощупь, но каждый человек касается другой части слона. Человек, который касается стороны слона, говорит, что это как грубая стена, человек, который касается его ноги, говорит, что это как столб, человек, который касается его хвоста, говорит, что это как веревка, и так далее. Конечно, все люди правы, но у них просто неполные изображения слона, потому что они не могут наблюдать его полный характер.

Точно так же, когда мы наблюдаем поведение таких вещей, как электроны или фотоны, мы иногда думаем, что они действуют как частицы, а иногда - как волны. Но на самом деле они не являются ни волнами, ни частицами, а чем-то новым, обладающим свойствами обоих ; это только тот случай, когда во многих случаях только их поведение в виде частиц или волн имеет отношение к их поведению, и поэтому мы рассматриваем их как таковые. Поэтому, хотя фраза «дуальность волны-частицы» может создать впечатление, что частицы могут стать волнами (отсюда и ваш вопрос), на самом деле существует странный объект, который всегда обладает свойствами как частиц, так и волн, только одна из которых может быть легко наблюдаемым в некоторых случаях, и вопрос о том, куда движется масса электрона, когда он становится волной, на самом деле не применим, поскольку он вообще не становится волной.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Стоит отметить, как Анна указала, что волнообразный характер объектов не совсем то же самое, что нормальная волна, так как на самом деле нет никакой физической субстанции, которая колеблется в каком-либо реальном смысле. Вместо этого «волна» является функцией вероятности, которая присваивает вероятность каждой точке в пространстве, представляя вероятность нахождения частицы там; просто так получилось, что эта функция принимает математическую форму волны. Это глубокая тема, поэтому я отошлю вас к ответу Анны для дальнейшей информации.

анна v

Волны квантовой механики являются волнами вероятности. Решения квантово-механических уравнений представляют собой волновые функции, а квадрат волновой функции дает вероятность нахождения частицы при ( х , у , z , т ) ( Икс , Y , Z , T ) ,

Поэтому решения для электронов в поле ядра - это не орбиты, а орбитали , то есть распределения вероятностей.

Волновая двойственность частиц для частиц с массой говорит о том, что они ведут себя как классические частицы при обнаружении макроскопически, как на этой картине пузырьковой камеры , или как волны вероятности при взгляде на небольшие расстояния, соразмерные с ℏ ℏ , Для фотонов природа частиц проявляется в фотоэффекте, а формализм волны вероятности создает классическую электромагнитную волну с той же частотой.

jinawee

Кажется, вы неправильно поняли дуальность волны-частицы.

В эксперименте с двумя щелями происходит то, что электроны воздействуют на экран, как частицы. Но они также мешают, как волны. Таким образом, вы можете увидеть поведение волны-частицы.

Но это не говорит о том, что электрон разрушается, становится волной, а затем частицей снова (как вы, кажется, думаете).

Но волна - это форма чистой энергии, и она не проявляет свойств наличия массы в результате экспериментальной дифракции.

НЕТ, волны не являются чистой энергией (например, звуковые волны имеют массу). Может быть, вы поняли, что это должна быть электромагнитная волна?

Как свидетельство, я думаю, что дуальность волны-частицы производит неправильное впечатление, поскольку это не классическая волна, и ее можно объяснить, используя только частицы. Смотрите мой ответ здесь .

По сути, волновой эффект обусловлен вероятностным поведением в квантовой механике, поэтому его можно объяснить с помощью волновой функции . Но мы можем предсказать все, используя частицы и никакие волны.

Вам просто нужно учитывать, что электроны проходят через обе щели и суммировать вклады каждого пути:

Ремон

Дуальность волны-частицы становится важной, когда вы имеете дело с микроскопическим масштабом, где квантовая механика становится актуальной, и вы должны отказаться от своего обычного представления о частице и волне. Поэтому не ожидайте связать понятие «частица» или «волна», которое вы обычно получаете, изображая мраморную или водяную волну из окружающего вас классического мира.

Точечная частица - это концепция бесструктурной, безразмерной сущности, которая существует только при отсутствии внутренней структуры, поэтому нельзя ожидать, что электрон будет изображен в виде мраморного шара. И волна - это понятие, что все, что является функцией пространства и времени, является ли это чем-то физическим или чисто математическим. Поэтому, когда мы говорим о «дуальности волны-частицы», мы на самом деле имеем в виду, что в микроскопическом мировом масштабе - скажем, на выборах, это не волна или частица в одно и то же время или ни то, ни другое, скорее мы подразумеваем, что они ведут себя как частица в каком-то эксперименте и ведут себя как волна в некоторых других экспериментах в зависимости от условий. Быть частицей или волной принципиально отличается от того, чтобы вести себя как частица или волна. Более того, мы действительно не знаем, что такое электрон на самом деле, подробнее см. «Лекции Фейнмана по физике» .

Таким образом, мы потребовали волновую функцию, чтобы лучше всего описать природу электрона в квантовой механике. Но когда мы работаем в квантовой теории поля, мы описываем фундаментальные частицы как квантовое поле, ни волновая функция, ни квантовое поле не являются физической вещью, которую вы можете измерить, изобразить или связать с чем-либо с вашим классическим аналогом. Это математическая абстракция, которая помогает физику описать природу элементарных частиц в субатомных масштабах и их взаимодействия. Надеюсь это поможет.

Бессмертный Игрок

Электрон сопровождается волнами, поэтому еще существует электрон, имеющий массу. Это решает вашу проблему, я надеюсь.

Посмотрите, что де Бройль говорит в своей нобелевской лекции 1929 года (это отрывок):

Таким образом, я пришел к следующей общей концепции, которая направляла мои исследования: и для материи, и для излучения, в частности, света, необходимо одновременно ввести понятие корпускулы и понятие волны. Другими словами, существование корпускул, сопровождаемых волнами, следует предполагать во всех случаях. Однако, поскольку корпускулы и волны не могут быть независимыми, потому что, согласно выражению Бора, они составляют две взаимодополняющие силы реальности, должна быть возможность установить определенный параллелизм между движением корпускулы и распространением связанной волны.

Здесь мы ограничимся рассмотрением общей значимости полученных результатов. Подводя итог смыслу волновой механики, можно сказать, что: «Волна должна быть связана с каждым корпускулом, и только изучение распространения волны даст нам информацию о последовательных положениях корпускулы в пространстве». В обычных крупномасштабных механических явлениях предполагаемые положения лежат вдоль кривой, которая является траекторией в общепринятом значении этого слова. Но что произойдет, если волна не распространяется по законам оптической геометрии, если, скажем, есть помехи и дифракция? Тогда уже невозможно отнести к корпускуле движение, соответствующее классической динамике, это уж точно. Можно ли еще предположить, что в каждый момент корпускула занимает четко определенное положение в волне и что волна в своем распространении переносит корпускулу так же, как волна переносила бы пробку? Это сложные вопросы, и их обсуждение может привести нас слишком далеко и даже к философии. Все, что я скажу о них здесь, - это то, что в настоящее время в целом существует тенденция предполагать, что не всегда возможно присвоить корпускуле четко определенную позицию в волне. Я должен ограничиться утверждением о том, что при проведении наблюдения, позволяющего локализовать корпускулу, наблюдатель неизменно вынужден назначать корпускуле положение во внутренней части волны и вероятность ее нахождения в конкретной точке М. волны пропорциональна квадрату амплитуды, то есть интенсивности в М.

Услышь от Бройля о вмешательстве:

Если мы рассмотрим облако корпускул, связанных с одной и той же волной, то интенсивность волны в каждой точке будет пропорциональна плотности облака в этой точке (то есть количеству корпускул на единицу объема вокруг этой точки). Эта гипотеза необходима для объяснения того, как в случае световых помех световая энергия концентрируется в точках, где интенсивность волны максимальна: если фактически предполагается, что световая энергия переносится корпускулами света, фотонами, то Плотность фотонов в волне должна быть пропорциональна интенсивности.