Κατανοώντας τον πίνακα σκέδασης (ή S matrix)

Μετά την ανάπτυξη της κβαντικής μηχανικής, εμφανίστηκαν αρκετά προβλήματα στην κβαντική ηλεκτροδυναμική, στη θεωρία της διάσπασης β του Fermi και στις θεωρίες των πυρηνικών δυνάμεων. Στις αρχές της δεκαετίας του 1940, ο φυσικός Βέρνερ Χάιζενμπεργκ προβληματιζόταν πάνω σ΄αυτές τις δυσκολίες. Οι υπολογισμοί για το πώς θα έπρεπε να συμπεριφέρονται τα σωματίδια έδιναν που και που απειρισμούς χωρίς νόημα. Αυτά τα άπειρα έκαναν τον Χάιζενμπεργκ να μην εμπιστεύεται τον τρόπο με τον οποίο η κβαντική φυσική απεικόνιζε την πραγματικότητα και να ελπίζει ότι μια νέα επαναστατική θεωρία για την σωματιδιακή φυσική θα διόρθωνε το πρόβλημα. Όμως συνειδητοποίησε ότι ακόμα και χωρίς μια τέτοια θεωρία, η πρόοδος θα μπορούσε να συνεχιστεί. Το κλειδί ήταν να εστιάσουμε σε αδιαμφισβήτητα γεγονότα που θα επιβίωναν ανεξάρτητα από το ποιά νέα θεωρία θα μπορούσε να προκύψει στο μέλλον. Ο Heisenberg ξεκαθάρισε ότι αυτά τα γεγονότα, ήταν οι παρατηρήσεις και συγκεκριμένα, τα αποτελέσματα των συγκρούσεων σωματιδίων. Όταν δύο σωματίδια συγκρούονται, μπορεί να βιώσουν πολλούς κβαντικούς μετασχηματισμούς πριν από την εμφάνιση των τελικών προϊόντων. Ο Heisenberg αγνόησε τα μυστηριώδη δυναμικά γεγονότα κατά την διάρκεια της αλληλεπίδρασης, και αντ’ αυτών κράτησε τα δεδομένα μόνο για τα αρχικά και τα τελικά σωματίδια. Συγκέντρωσε τα πιθανά αποτελέσματα σε έναν πίνακα, αυτόν που σήμερα ονομάζουμε πίνακα σκέδασης, ή πίνακας S για συντομία. Ανεξάρτητα από το πόσο περίεργη ήταν η τελική θεωρία της σωματιδιακής φυσικής, θα έπρεπε να προβλέπει τον σωστό πίνακα S. Μελετώντας λοιπόν τους κανόνες και τα μοτίβα αυτού του πίνακα, ο Heisenberg πίστεψε ότι το έργο του θα άντεχε στη δοκιμασία του χρόνου (διαβάστε τη συνέχεια ΕΔΩ: Το μαντείο στο οποίο στρέφονται οι φυσικοί σε περιόδους κρίσης ονομάζεται πίνακας σκέδασης).

Στο βίντεο που ακολουθεί, αναζητείται ο πίνακας σκέδασης S στο απλούστατο παράδειγμα σκέδασης σε ένα μονοδιάστατο ορθογώνιο φράγμα δυναμικού:



Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ

Ετικέτες: , ,

Σχολιάστε

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.