Микромир - элементарные частицы (релятивистская квантовая механика), страница 2

Так на рисунке изображен граф, содержащий 2 вершины и отвечающий члену 2-го порядка по a^-1/2  для рассеяния фотона на электроне, который описывется в следующих словах: в начльном состоянии присутствуют электрон (сплошная стрелка) и фотон (пунктирная стрелка), в точке 1 они встречаются и происходит поглощение фотона электроном, в точке 2 появляется (испускается электроном) новый, конечный фотон. Граф между точками 1 и 2 отвечает "виртуальному электрону".

Название "виртуальной" частицы получили внутренние графы диаграмм Фенмана (для которых не выполняются законы сохранения). Такое название связано с тем, что в математическом МП-слое "представления чисел заполнения" начальное и конечное состояние, отвечающее реальным частицам, выражается через такие же операторы и графы. Т.о., в рассматриваемой модели "виртуальные частицы" - это название математических элементов, используемых в рядах теории возмущений.

Часто об этих по сути математических объектах, говорят как о физических модельных объектах, порождая образы “физического вакуума” в виде наполненной “виртуальными” частицами среды (а не состояния), которые образуют экранирующие "шубы" вокруг “реальных” частиц (здесь напрашивается аналогия с поляризацией диэлектрика зарядом). Поэтому рассмотрим эту модель чуть подробнее.

Учет взаимодействия между полями - самый сложный момент квантовой теории поля - приводит к появлению рядов теории возмущений, вообще говоря бесконечных. Каждому члену ряда сопоставляется соответствующая диаграмма Фейнмана.

На математическом языке операторов "свободных" (без учета взаимодействия) квантовых полей и учета их взаимодействия посредством теории возмущений (метода последовательных приближений) совокупность членов теории возмущений, которым соответствуют замкнутые диаграммы Фейнмана, не имеющие свободных концов[2] (то есть совокупности "виртуальных частиц") называют "вакуумной частью"  /Займан/. Этот математический образ "физического вакуума" - состояния в отсутствии частиц[3], но с учетом взаимодействия между полями - при некритическом отношении порождает необоснованный перенос математического образа “физического вакуума” в виде наполненной “виртуальными” частицами среды в "физическую реальность", точнее в модельный слой. На самом же деле принадлежащий модельному слою “физический вакуум" "представляет собой строго стационарное состояние; в нем не возможны никакие самопроизвольные процессы рождения частиц. Другими словами, с течением времени вакуум остается вакуумом" /ЛЛ, IV-2, с.14/. Виртуальные же частицы - математические образы порожденные применением метода теории возмущений.

Совокупность членов теории возмущений, которым соответствуют связные незамкнутые диаграммы Фейнмана, начало и конец которых представляют собой графы одной и той же частицы (электрона, или позитрона, или фотона в КЭД или их аналогов в КТП) служит математическим образом "физической" частицы, в отличие от исходной "свободной" частицы. Учет этих членов, представляющих, вообще говоря, как и выше, бесконечные ряды, приводит к так называемой перенормировке массы, заряда и других параметров, связанных с данной частицей (квантовые теории поля позволяющие произвести подобную процедуру называются ренормируемыми или перенормируемыми). Физические измерения имеют дело именно с этими "перенормированными" величинами. Образность же математического языка графов и виртуальных частиц и экранирующей "шубы" вокруг “голых” частиц при некритическом отношении порождает необоснованный перенос математических образов в физические.