Czy cząstki powstałe w wyniku fluktuacji kwantowych posiadają masę?

Pytanie

Pyta Witold

Czy cząstki powstałe w wyniku fluktuacji kwantowych posiadają masę?

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Przykładem cząstek powstających w wyniku fluktuacji kwantowej są cząstki emitowane przez czarną dziurę w postaci promieniowania Hawkinga. Są to głównie bezmasowe fotony i grawitony, ale odpowiednio małe czarne dziury mogą też emitować np. neutrina i antyneutrina, mające niezerową masę.

Innym możliwym przykładem kreacji cząstek masywnych w wyniku fluktuacji kwantowej jest kreacja par elektron-pozyton w silnym jednorodnym polu elektrycznym, znana jako „efekt Schwingera”. Dodatnia energia potrzebna na kreację pary kompensowana jest przez ujemną energię potencjalną rozseparowanej pary w polu elektrycznym.

Żadne ze wspomnianych powyżej zjawisk nie zostało dotąd zaobserwowane eksperymentalnie.

Istnieją też zjawiska obserwowane, w których masywne cząstki powstają w wyniku fluktuacji kwantowej. Przykładem może być podstawowy mechanizm produkcji cząstki Higgsa w LHC. Dwa gluony będące składnikami zderzanych protonów anihilują produkując bozon Higgsa, choć pola gluonowe nie oddziałują bezpośrednio z polem Higgsa. Oddziaływanie zachodzi pośrednio, poprzez fluktuację kwantową pola kwarku top.