所有的粒子都可以由真空中隨機的量子漲落產生出來嗎?

比如原子、分子這種更重的粒子也能自發漲落出來嗎?


可以說「最初」都是,但原子、分子這種級別的粒子一般不是直接漲落出來的,而是先漲落出它們的部件,然後經過漫長的歲月部件們恰好遇到彼此才結合成的。

直接漲落出來的稱為基本粒子,和重量無關,有比原子重不少的基本粒子,比如「上帝粒子」希格斯就比氫原子重100多倍,但目前來看它就是個基本粒子。


量子漲落也算粒子?量子場論里能算是粒子的也就是一個初始條件而已,後面的糾纏在一塊的玩意就已經是場了,中間態叫虛粒子真是給足了面子,其實任何一個費曼圖都不算數的,任何一個虛粒子更不算數。綜上真空漲落那種玩意根本不可能產生粒子。

至於更細節,更偏向計算的討論來說:它會不會成為虛粒子?當然是會的。你在畫你的費曼圖的時候,當然能畫一個虛的氫原子,但是問題是它的電子和質子的能量(GeV)已經遠遠高於結合能(13.6eV)了,也就是其實原子分子之間那點結合能,對理論沒啥貢獻,一個氫原子和一個質子+電子差不了多少。不但如此,這個差距可以通過質子和電子之間交換光子的圈圖完全包含進去。


前面有人說的挺不錯,我就我的認知來補充一些,有哪裡不對還請指出,我也不想誤導別人

首先,漲落只能出基本粒子。為什麼呢,不知道,但是現象就是這樣,只能漲落出原子的部件,再來因為漲落嘛,有漲就有落,產生粒子是要從真空中"借"來能量產生粒子(漲),並在滿足能量-時間不確定性所規定的時間內"還"給真空(落),重要的是這段時間特別特別短,這麼短的時間以及如此渺茫的幾率根本不夠讓基本粒子們組成原子,更別說分子了。

第二,那麼穩定的原子是怎麼出現的呢?原因其實很簡單,在大爆炸之初(具體數字記不清了,好像是10^-35秒之前)漲落出的每一個粒子都特別特別特別熱,每一個都具有大統一的能量(大約是10^25eV),這使得玻色子自能過程產生的正反粒子中的反物質有相當大的幾率通過cp破缺(還有個更高大上的名字叫宇稱-電荷共軛聯合對稱破缺,而且目前發現主要是K介子和B介子衰變過程)變成物質,而其中的輕子也夠通過SU(5)群轉變成夸克,也就意味著重子;然而實際上這些玻色子更可以通過超對稱變成費米子,雖然時間短暫,但卻輝煌,產生的重子在宇宙後來的膨脹過程中幾乎不朽地保存了下來,然後等宇宙冷卻到足夠低的溫度下再與輕子結合成原子,成為我們身體的一部分,神奇吧。

另外吐血推薦一本書:可畏的對稱,徐一鴻著

非常非常非常棒,能夠讓你真真切切感受到物理學的美!


當你掌握了量子力學的真諦後,你會發現沒有什麼是不可能的,他們只是幾乎不可能而已。


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