Читать онлайн «Квантовые эффекты в интенсивных внешних полях»

А. А. ГРИБ, С. Г. МАМАЕВ, В. М. МОСТЕПАНЕНКО КВАНТОВЫЕ ЭФФЕКТЫ В ИНТЕНСИВНЫХ ВНЕШНИХ ПОЛЯХ (методы и результаты, не связанные с теорией возмущений) МОСКВА АТОМИЗДАТ 1980 УДК 530. 145. : 538. 3 + 530. 12 + 521. 1 УДК 530. 145 : 538. 3 + 530. 12+521. 1 Гриб А. А. , Мамаев С. Г. , Мостепаненко В. М. Квантовые эффекты в интенсивных внешних полях. —М. : Атомиздат, 1980, с. 296. Впервые в мировой литературе изложена теория вакуум- вакуумных квантовых эффектов во внешних электромагнитных и гравитационных полях. На основе метода преобразований Боголюбова рассмотрены рождение частиц из вакуума внеш- внешними полями, а также поляризация вакуума и спонтанное нарушение симметрии. Подробно анализируются квантовые эффекты в однородном электрическом поле, сверхкритическом кулоновском поле, гравитационном поле вблизи космологиче- космологической сингулярности и черных дыр. Изложенный в книге материал находится на стыке кван- квантовой теории поля, физики элементарных частиц, общей теории относительности и астрофизики. Для специалистов названных выше областей и студентов старших курсов соответствующих специальностей. Рис. 10. Это связано с прогрессом в области лазерной техники, созданием ускорителей тяжелых ионов, а также с успехами космологии и астрофизики, подтвердившими существование в природе сильных гравитацион- гравитационных полей. Одним из наиболее интересных квантовых эффектов в класси- классическом внешнем поле является рождение пар частиц и античастиц из вакуума. Электрическое поле будет интенсивно порождать пары, если работа, совершаемая им над частицами виртуальной пары на расстояний порядка комптоновской длины волны Мтс, имеет порядок тс2 (т — масса рождающейся частицы). Рождение частиц из вакуума электрическим полем можно наб- наблюдать в экспериментах по столкновению двух ядер урана. При этом на короткое время образуется квазимолекула с зарядом Z = 184, поле которой порождает два позитрона и приводит к обра- образованию отрицательно заряженного вакуума. Другим способом создания интенсивных электромагнитных по- полей является фокусировка излучения мощных импульсных лазе- лазеров. Хотя получаемые таким образом поля в настоящее время имеют напряженности существенно ниже Екр = m2c3/efr, можно надеяться, что с развитием лазерной техники и методов фокуси- фокусировки максимально достижимые значения напряженностей уве- увеличатся. Для возможности наблюдения различных квантовых эффектов во внешнем поле большой интерес представляет также перспектива создания рентгеновских и гамма-лазеров. В астрофизике учет квантовых эффектов во внешнем электро- электромагнитном поле может быть существен, например при изучении пульсаров (как известно, поля пульсаров могут принимать значе- значения, близкие к критическому). В связи с открытием реликтового излучения и черных дыр осо- особую важность для астрофизики и космологии приобрели квантовые эффекты в гравитационном поле.