QED vacuum
ક્યુ. ઇ. ડી. વેક્યૂમ અથવા ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક વેક્યૂમ એ ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સનું ક્ષેત્ર-સૈદ્ધાંતિક વેક્યૂમ છે. જ્યારે ક્ષેત્રોનું પ્રમાણ નક્કી કરવામાં આવે છે ત્યારે તે વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રની સૌથી નીચી ઊર્જા સ્થિતિ (જમીનની સ્થિતિ) હોય છે. જ્યારે પ્લેન્કના અચળાંકને કાલ્પનિક રીતે શૂન્ય સુધી પહોંચવાની મંજૂરી આપવામાં આવે છે, ત્યારે ક્યુ. ઇ. ડી. વેક્યૂમને ક્લાસિકલ વેક્યૂમમાં રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, જે શાસ્ત્રીય ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમનું વેક્યૂમ છે. અન્ય ક્ષેત્ર-સૈદ્ધાંતિક વેક્યૂમ એ સ્ટાન્ડર્ડ મોડેલનું ક્યુસીડી વેક્યૂમ છે. વધઘટ ક્યુઇડી વેક્યૂમ નિષ્ક્રિય શૂન્ય સરેરાશ-ક્ષેત્રની સ્થિતિ વિશે વધઘટને આધિન છે; અહીં ક્વોન્ટમ વેક્યૂમનું વર્ણન છેઃ વર્ચ્યુઅલ કણો કેટલીકવાર હેઇસેનબર્ગ ઊર્જા-સમય અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત પર આધારિત વર્ચ્યુઅલ કણોની સાહજિક ચિત્ર પ્રદાન કરવાનો પ્રયાસ કરવામાં આવે છેઃ (જ્યાં અને ઊર્જા અને સમયની ભિન્નતાઓ છે, અને પ્લાન્ક અચળાંકને 2 દ્વારા વિભાજિત કરવામાં આવે છે) એવી દલીલ કરે છે કે વર્ચ્યુઅલ કણોની ટૂંકી જીંદગી વેક્યૂમમાંથી મોટી ઊર્જાને "ઉધાર" લેવાની મંજૂરી આપે છે અને આમ ટૂંકા સમય માટે કણ ઉત્પાદનને મંજૂરી આપે છે. જો કે, ઊર્જા-સમય અનિશ્ચિતતા સંબંધનું આ અર્થઘટન સાર્વત્રિક રીતે સ્વીકૃત નથી. એક મુદ્દો માપનની ચોકસાઈને મર્યાદિત કરતા અનિશ્ચિતતા સંબંધનો ઉપયોગ છે, જાણે કે સમયની અનિશ્ચિતતા ઊર્જા ઉધાર લેવા માટે "બજેટ" નક્કી કરે છે. બીજો મુદ્દો આ સંબંધમાં "સમય" નો અર્થ છે, કારણ કે ઊર્જા અને સમય (સ્થિતિ અને વેગથી વિપરીત, ઉદાહરણ તરીકે) કેનોનિકલ પરિવર્તન સંબંધ (જેમ કે) ને સંતોષતા નથી. અવલોકનક્ષમ બનાવવા માટે વિવિધ યોજનાઓ વિકસાવવામાં આવી છે જે અમુક પ્રકારના સમયનું અર્થઘટન ધરાવે છે, અને તેમ છતાં ઊર્જા સાથે કેનોનિકલ પરિવર્તન સંબંધને સંતોષે છે. ઊર્જા-સમય અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંતના ઘણા અભિગમો અભ્યાસનો સતત વિષય છે. ક્ષેત્રોનું ક્વોન્ટાઇઝેશન હાઈસેનબર્ગ અનિશ્ચિતતા સિદ્ધાંત કણને એવી સ્થિતિમાં અસ્તિત્વમાં રહેવાની મંજૂરી આપતો નથી કે જેમાં કણ એક સાથે નિશ્ચિત સ્થાન પર હોય, જેમ કે કોઓર્ડિનેટ્સની ઉત્પત્તિ, અને શૂન્ય વેગ પણ હોય. તેના બદલે કણો વેગની શ્રેણી ધરાવે છે અને ક્વોન્ટમ વધઘટને આભારી સ્થાનમાં ફેલાય છે; જો મર્યાદિત હોય, તો તે શૂન્ય-બિંદુ ઊર્જા ધરાવે છે. અનિશ્ચિતતાનો સિદ્ધાંત તમામ ક્વોન્ટમ મિકેનિકલ ઓપરેટરોને લાગુ પડે છે જે મુસાફરી કરતા નથી. ખાસ કરીને, તે વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રને પણ લાગુ પડે છે. એક વિષયાંતર વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર માટે સંચારકોની ભૂમિકાને બહાર કાઢે છે. વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રના જથ્થાકરણ માટેનો પ્રમાણભૂત અભિગમ વેક્ટર પોટેન્શિયલ અને સંબંધોનો ઉપયોગ કરીને મૂળભૂત વિદ્યુતચુંબકીય વિદ્યુત ક્ષેત્ર અને ચુંબકીય ક્ષેત્રનું પ્રતિનિધિત્વ કરવા માટે સ્કેલર પોટેન્શિયલ રજૂ કરીને શરૂ થાય છેઃ વેક્ટર પોટેન્શિયલ આ સંબંધો દ્વારા સંપૂર્ણપણે નિર્ધારિત થતું નથી, જેને કારણે કહેવાતી ગેજ સ્વતંત્રતા ખુલ્લી રહે છે. કુલમ્બ ગેજનો ઉપયોગ કરીને આ અસ્પષ્ટતાને ઉકેલવાથી વેક્ટર પોટેન્શિયલ અને મોમેન્ટમ ક્ષેત્રની દ્રષ્ટિએ ચાર્જની ગેરહાજરીમાં વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રોનું વર્ણન થાય છે, જે આના દ્વારા આપવામાં આવે છેઃ જ્યાં એસ. આઈ. એકમોનું વિદ્યુત અચળાંક છે. મોમેન્ટમ ફિલ્ડ અને વેક્ટર પોટેન્શિયલ કમ્યુટ ન થાય તેનો આગ્રહ કરીને ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રાપ્ત થાય છે. એટલે કે, સમાન-સમય કોમ્યુટેટર છેઃ જ્યાં, અવકાશી સ્થાનો છે, તે 2 પર પ્લાન્કનો અચળાંક છે, તે ક્રોનેકર ડેલ્ટા છે અને તે ડીરાક ડેલ્ટા કાર્ય છે. નોટેશન કોમ્યુટેટરને સૂચવે છે. વેક્ટર પોટેન્શિયલ રજૂ કર્યા વિના ક્વોન્ટાઇઝેશન પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, અંતર્ગત ક્ષેત્રોની દ્રષ્ટિએઃ જ્યાં સર્કમફ્લેક્સ શ્રોડિંગર ટાઇમ-ઇન્ડિપેન્ડન્ટ ફિલ્ડ ઓપરેટરને સૂચવે છે, અને તે એન્ટિસિમેટ્રિક લેવી-સિવિટા ટેન્સર છે. ક્ષેત્ર ચલોનું બિન-વિનિમયને કારણે, ક્ષેત્રોની ભિન્નતાઓ શૂન્ય ન હોઈ શકે, જો કે તેમની સરેરાશ શૂન્ય હોય છે. તેથી વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્ર શૂન્ય-બિંદુ ઊર્જા ધરાવે છે, અને સૌથી ઓછી ક્વોન્ટમ સ્થિતિ ધરાવે છે. વિદ્યુતચુંબકીય ક્ષેત્રની આ સૌથી નીચી ક્વોન્ટમ સ્થિતિ સાથે ઉત્તેજિત અણુનો સંપર્ક સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જન તરફ દોરી જાય છે, ફોટોનના ઉત્સર્જન દ્વારા ઉત્તેજિત અણુનું ઓછી ઊર્જાની સ્થિતિમાં સંક્રમણ ત્યારે પણ થાય છે જ્યારે અણુમાં કોઈ બાહ્ય વિક્ષેપ હાજર ન હોય. વિદ્યુતચુંબકીય ગુણધર્મો ક્વોન્ટાઇઝેશનના પરિણામે, ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક વેક્યૂમને ભૌતિક માધ્યમ તરીકે ગણી શકાય. તે વેક્યૂમ ધ્રુવીકરણ માટે સક્ષમ છે. ખાસ કરીને, ચાર્જ કરેલા કણો વચ્ચેના બળના નિયમને અસર થાય છે. ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક વેક્યૂમની વિદ્યુત પારગમ્યતાની ગણતરી કરી શકાય છે, અને તે શાસ્ત્રીય વેક્યૂમના સરળથી સહેજ અલગ છે. તેવી જ રીતે, તેની અભેદ્યતાની ગણતરી કરી શકાય છે અને તેનાથી થોડી અલગ છે. આ માધ્યમ સંબંધિત ડાઇલેક્ટ્રિક અચળાંક> 1 સાથે ડાઇલેક્ટ્રિક છે, અને સંબંધિત ચુંબકીય અભેદ્યતા <1 સાથે ડાયમેગ્નેટિક છે. કેટલાક આત્યંતિક સંજોગોમાં જેમાં ક્ષેત્ર શ્વિંગર મર્યાદા કરતાં વધી જાય છે (ઉદાહરણ તરીકે, પલ્સર્સના બાહ્ય પ્રદેશોમાં જોવા મળતા ખૂબ ઊંચા ક્ષેત્રોમાં), ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક વેક્યૂમ ક્ષેત્રોમાં બિનરેખીયતા પ્રદર્શિત કરે છે તેવું માનવામાં આવે છે. ગણતરીઓ ઊંચા ક્ષેત્રોમાં બાયરેફ્રિન્જન્સ અને ડાયક્રોઇઝમ પણ સૂચવે છે. શૂન્યાવકાશની ઘણી વિદ્યુતચુંબકીય અસરો નાની છે, અને તાજેતરમાં જ બિનરેખીય અસરોના નિરીક્ષણને સક્ષમ કરવા માટે પ્રયોગો તૈયાર કરવામાં આવ્યા છે. પી. વી. એલ. એ. એસ. અને અન્ય ટીમો ક્યુ. ઇ. ડી. અસરો શોધવા માટે જરૂરી સંવેદનશીલતા તરફ કામ કરી રહી છે. પ્રાપ્યતા એક સંપૂર્ણ શૂન્યાવકાશ પોતે જ સિદ્ધાંતમાં પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. તે તાપમાન માટે નિરપેક્ષ શૂન્યની જેમ એક આદર્શીકરણ છે, જેનો સંપર્ક કરી શકાય છે, પરંતુ વાસ્તવમાં ક્યારેય સાકાર થતું નથીઃ વર્ચ્યુઅલ કણો એક સંપૂર્ણ શૂન્યાવકાશને અવાસ્તવિક બનાવે છે, પરંતુ ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક શૂન્યાવકાશ અથવા ક્યુ. ઇ. ડી. શૂન્યાવકાશની પ્રાપ્તિનો પ્રશ્ન ખુલ્લો રાખે છે. સ્વયંસ્ફુરિત ઉત્સર્જન, કાસીમીર અસર અને લેમ્બ શિફ્ટ જેવી ક્યુ. ઇ. ડી. વેક્યૂમની આગાહીઓ પ્રાયોગિક રીતે ચકાસવામાં આવી છે, જે સૂચવે છે કે ક્યુ. ઇ. ડી. વેક્યૂમ એ ઉચ્ચ ગુણવત્તાની વાસ્તવિક વેક્યૂમ માટે એક સારું મોડેલ છે. જોકે, વેક્યૂમ માટે સ્પર્ધાત્મક સૈદ્ધાંતિક નમૂનાઓ છે. ઉદાહરણ તરીકે, ક્વોન્ટમ ક્રોમોડાયનેમિક વેક્યૂમમાં ઘણા વર્ચ્યુઅલ કણો શામેલ છે જેની ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સમાં સારવાર કરવામાં આવતી નથી. ક્વોન્ટમ ગુરુત્વાકર્ષણનું શૂન્યાવકાશ ગુરુત્વાકર્ષણીય અસરોને ધ્યાનમાં લે છે જે પ્રમાણભૂત મોડેલમાં શામેલ નથી. તે એક ખુલ્લો પ્રશ્ન છે કે શું પ્રાયોગિક તકનીકમાં વધુ સુધારાઓ આખરે વાસ્તવિક શૂન્યાવકાશ માટેના અન્ય મોડેલને ટેકો આપશે. ફેનમેન આકૃતિ પણ જુઓ ક્વોન્ટમ ક્ષેત્ર સિદ્ધાંતનો ઇતિહાસ ક્વોન્ટમ ક્ષેત્ર સિદ્ધાંતની ચોકસાઇ પરીક્ષણો વેક્યૂમ ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિઝમ વિદ્યુતચુંબકીય કિરણોત્સર્ગ ઊર્જા (ભૌતિકશાસ્ત્ર) ભૌતિકશાસ્ત્રમાં વિભાવનાઓ ક્વોન્ટમ ઇલેક્ટ્રોડાયનેમિક્સ વીડિયો ક્લિપ્સ ધરાવતા લેખો