к
178
∑
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
484
485
үрдістерді (процестерді) сипаттайды.
Бірақ та КЭД үшін вакуумның по-
лярлануына байланысты үрдістердің
маңызы ерекше.
КЭД-ның алғаш байқалған эффектісі
энергия деңгейлерінің
лэмбілік ығы-
суы болды. Электронның аномальды
магниттік моменті – магниттік момент
дәл анықталады. Магниттік момент –
тыныштықтағы бөлшектердің сыртқы
магнит өрісімен өзараәсерлесуінің
себебі болатын шама. Дирактың элек-
трондық кванттық теориясынан элек-
тронның
Бор магнетонына тең
магниттік моменті болтыны белгілі.
КЭД-ға тән эффект – жарықтың
жарықта шашырауы болып табылады.
Электрмагниттік толқындар үшін
суперпозиция принципі дұрыс, яғ-
ни – электрмагниттік толқындар клас-
сикалық электрдинамикада өзара-
әсерлеспейтін толқындар ретінде қа-
растырылады. КЭД электрондық-
позитрондық вакууммен өзараәсер-
лесетіндіктен, әлгі принцип тура бол-
май қалады.
Вакуумдық эффектілердің тағы біреуі – өте күшті (статистикалық және
айнымалы) электрмагниттік және гравитациялық өрістерде
бөлшек-
антибөлшек жұптарының пайда болуы. Гравитациялық өріс
космологиялық
(ғарышнамалық) мәселелерге байланысты Ғалам эволюциясының ертедегі
фазаларына (
қара апандардың гравитациялық өрісінде жұптардың пайда болуы)
байланысты қарастырылады. Электрондық-позитрондық жұптардың виртуалды
фотонға аннигиляциялануы бұлардың әрі қарай
нуклон-антинуклон жұбына
немесе өзгедей адрондарға айналуының принциптік маңызы бар. Осы үрдіс –
лептондар мен адрондар физикасының өзара тығыз байланыстылығына мысал
бола алады.
Кванттық электрдинамиканың қарапайым
үрдістері: а – электронның немесе позитрон-
ның фотонды шығаруы; б – фотонның
электронды немесе позитронды жұтуы; в –
аннигиляция; г – бөлшектер жұбының тууы.
Сызықтар бөлшектердің траекторияларын,
ал төбедегі нүктелер жергілікті (локалді)
өзараәсерлесуді бейнелейді. Комптон эффек-
тісі (сол жақта) 2 фотонға аннигиляциялану
электронның атом ядросының кулондық өрі-
сімен өзараәсерлесуі кезіндегі виртуал бөл-
шектердің тууы
КАВИТАЦИЯ – КЮРИ НҮКТЕСІ
484
485
к
178
∑
КВАНТТЫҚ ЭЛЕКТРОНИКА – физиканың еріксіз сәуле шығару
құбылысын пайдалану негізінде электрмагниттік тербелістерді күшейту
және тудыру әдістерін зерттейтін, сонымен бірге кванттық күшейткіштер мен
генераторлардың қасиеттерін және олардың қолданылуын қарастыратын саласы.
Оптикалық кванттық генераторлар (лазерлер) өзге жарық көздеріне қарағанда
монохроматтылығы жоғары және дәл бағытталған жарық толқындарын таратады
(шығарады). Радиотолқындардың кванттық генераторлары (мазерлер) жиілігі
тұрақты тербелістер тудырады.
Электрмагниттік толқындарды белгілі бір артық
ішкі энергиясы (қоздырылған)
болатын атомдар, молекулалар және басқа кванттық жүйелер таратады. Атомның
едәуір жоғары энергиялы
2
деңгейінен едәуір төменгі энергиялы
1
деңгейге
ауысуы, жиілігі ω сәуле квантын шығарумен қабаттас өтеді, осы жиілік: ω = (
2
–
1
)/ℏ, мұндағы ℏ – Планк тұрақтысы.
Атомның төменгі энергиялы
1
деңгейден жоғарғы энергиялы
2
деңгейге
ауысуы әлгіндей жиілікті квантты жұту кезінде жүзеге асады. Қоздырылған
бөлшектер өздерінің энергиясын
екі түрлі тәсілмен – өз еркімен
(өздік сәуле шығару) және сыртқы
сәуленің ықпалымен (еріксіз)
электрмагниттік кванттар түрінде
шығара (тарата) алады (1-сызбаға
қараңыз). Еріксіз сәуле шығару
ықтималдығын 1917 жылы атақты
физик Альберт
Эйнштейн (1879–
1955) алдын ала болжаған. Еріксіз
сәуле шығару ықтималдығы еріксіз
сәуле шығарудың қарқындылығына пропорционал және өздік сәуле шығару
үрдісінің (процесінің) ықтималдығынан артық бола алады. Еріксіз сәуле шығару
квантының бірінші реттік кванттан ешқандай айырмашылығы болмайды. Олардың
жиіліктері, фазалары, полярлануы және таралу бағыттары бірдей [1927 жылы
А.
Эйнштейн және ағылшын физигі Поль Дирак (1902–1984) болжаған] болады.
Кванттық электрониканың негізіне алынатын осы жайттың маңызы зор. Оның
себебі бастапқы электрмагниттік толқынның дәл, тек күшейтілген көшірмесі
қалыптасатын болды. Еріксіз сәуле шығару актісінің саны артқан сайын толқынның
сәуле шығару қарқындылығы да арта түседі, ал жиілігі, фазасы, полярлануы
және таралу бағыты өзгеріссіз қалады. Электрмагниттік сәулелер когерентті
1-сызба. а – фотонның өз еркімен шығуы; б –
еріксіз шығарылу; в – резонанстық жұтылу;
1
және
2
– атомның энергия деңгейлері
