Verbum

КВАНТАВА́ННЕ,

вылучэнне дыскрэтнай сукупнасці з мноства неперарыўных значэнняў фіз. велічыні. Адпавядае заканамернасцям мікрасвету, дзе для некаторых фіз. характарыстык існуе толькі пэўны шэраг асобных магчымых значэнняў (гл. Момант імпульсу, Узроўні энергіі).

К. ўведзена ў фізіку М.Планкам (1900), які выказаў меркаванне, што энергія асцылятара з частатой ваганняў ν можа мець толькі дыскрэтны шэраг значэнняў E = nhν, дзе h — Планка пастаянная. Дастасаванне гэтых суадносін да планетарнай мадэлі атама прывяло да К. энергіі атама вадароду (Н.​Бор, 1913; гл. Бора тэорыя). А.​Зомерфельд (1915) абагульніў умовы К. на больш складаныя выпадкі, што дазволіла распрацаваць метады разліку атамных спектраў. Да стварэння квантавай механікі К. мела характар некат. спец. правіл. У квантавай механіцы К. ўзнікае як вынік агульных матэм. патрабаванняў, якім падпарадкоўваюцца яе ўраўненні. З Шродынгера ўраўнення для электрона ў атаме вадароду вынікае, што для электрона магчымыя толькі некат. дыскрэтныя ўзроўні энергіі. Пад К. разумеюць таксама працэдуру замены суадносін паміж класічнымі фіз. велічынямі на суадносіны паміж адпаведнымі аператарамі.

Літ..: Шпольский Э.В. Атомная физика. Т. 1. М., 1984; Борн М. Атомная физика: Пер. с англ. 3 изд. М., 1970; Гольдин Л.Л., Новикова Г.И. Введение в квантовую физику. М., 1988.

Л.​М.​Тамільчык.

т. 8, с. 207

КВАНТАВА́ННЕ СІГНА́ЛУ,

пераўтварэнне неперарыўнага сігналу ў паслядоўнасць імпульсаў (К.с. па часе) або ў сігнал са ступеньчатай зменай амплітуды (К.с. па ўзроўні) ці адначасова па часе і па ўзроўні. Атрыманыя ў выніку такіх пераўтварэнняў дыскрэтныя (імпульсныя) або дыскрэтна-неперарыўныя (ступеньчатыя) сігналы ў сваёй сукупнасці адлюстроўваюць зыходны сігнал з загадзя ўстаноўленай памылкай. К.с. выкарыстоўваецца пры пераўтварэнні пэўных значэнняў неперарыўнай велічыні ў код у выліч. прыстасаваннях, лічбавых вымяральных прыладах і інш. Гл. таксама Кадзіраванне.

т. 8, с. 207

ДРУ́ГАСНАЕ КВАНТАВА́ННЕ,

метад апісання квантавых сістэм з вял. пераменнай колькасцю часціц, у якім ролю незалежных пераменных хвалевых функцый выконваюць лікі часціц у індывід. станах асобнай часціцы (т.з. лікі запаўнення).

Д.к. распрацавана П.Дзіракам для базонаў (1927) і незалежна Ю.Вігнерам і ням. фізікам П.​Іорданам для ферміёнаў (1928). Д.к. дасягаецца ўвядзеннем аператараў, што павялічваюць (аператары нараджэння) або памяншаюць (аператары знікнення) лік часціц у вызначаным стане на 1. Матэм. ўласцівасці такіх аператараў устанаўліваюцца перастановачнымі суадносінамі (камутантамі), выгляд якіх вызначаецца спінам часціцы (відам квантавай статыстыкі). Пры такім падыходзе хвалевая функцыя сама становіцца аператарам. Д.к. выкарыстоўваецца ў квантавай тэорыі поля.

А.​І.​Балсун.

т. 6, с. 209

КВАНТ ЭНЕ́РГІІ,

вызначаная колькасць энергіі, якую можа вылучыць ці паглынуць мікрасістэма (атамнае ядро, атам, малекула) у элементарным акце ўзаемадзеяння. Гл. таксама Квантаванне, Квантавая механіка.

т. 8, с. 207

КАЛЬЦАВЫ́ ЛА́ЗЕР,

квантавы генератар з кальцавым рэзанатарам у форме многавугольніка з адбівальнымі люстэркамі ў яго вяршынях. Выкарыстоўваецца ў якасці адчувальнага элемента квантавых гіраскопаў. К.л. адчувальны да вярчэння вакол восі, перпендыкулярнай да плоскасці рэзанатара; дазваляе вывучаць канкурэнцыю сустрэчных хваль, сінхранізацыю іх частот, параметрычны рэзананс, квантаванне частаты біццяў і інш. На Беларусі работы па стварэнні і даследаванні К.л. праводзяцца з 1965 у Ін-це фізікі Нац. АН, БДУ, БПА.

Літ.:

Круглик Г.С. Квантово-статистическая теория кольцевых ОКГ. Мн., 1978.

Г. С.​Круглік.

т. 7, с. 493

«ВЯЛІ́КАЕ АБ’ЯДНА́ННЕ»,

тэарэтычныя мадэлі квантавай тэорыі поля, у аснову якіх пакладзена ідэя адзінства моцных, эл.-магн. і слабых узаемадзеянняў пры звышвысокіх энергіях ці на звышмалых адлегласцях.

Падставай для стварэння «вялікага аб’яднання» з’явіліся эфекты вакууму квантавай тэорыі палёў; экранаванне эл. зараду і антыэкранаванне каляровага зараду ў квантавай хромадынаміцы, з чаго вынікае, што пры пэўным значэнні энергіі эфектыўныя зарады (канстанты ўзаемадзеяння) могуць супадаць. Ідэя «вялікага аб’яднання» эксперыментальна пацвярджаецца адзінай тэорыяй электраслабых узаемадзеянняў. «Вялікае аб’яднанне» тлумачыць квантаванне эл. зараду, прадказвае распад пратона і існаванне манаполяў магнітных. Энергія, пры якой адбываецца «вялікае аб’яднанне», блізкая да т.зв. планкаўскай масы (10​¹⁹ ГэВ) — энергіі, пры якой неабходна ўлічваць квантавыя гравітацыйныя з’явы, што дае падставы для аб’яднання ў такім падыходзе 4 відаў узаемадзеянняў (гл. Узаемадзеянні элементарных часціц).

Літ.:

Окунь Л.Б. Физика элементарных частиц. 2 изд. М., 1988.

А.​Я.​Таўкачоў.

т. 4, с. 356

КРЫЯЭЛЕКТРО́НІКА (ад крыя... + электроніка),

крыягенная электроніка, адзін з кірункаў цвердацелай электронікі. Прылады К. характарызуюцца высокай адчувальнасцю, хуткадзеяннем, нізкім узроўнем цеплавых шумоў. Выкарыстоўваюцца для вымярэння магн. палёў, эл. напружанняў, інтэнсіўнасці інфрачырвонага выпрамянення ў вымяральнай і выліч. тэхніцы, ЗВЧ-апаратуры і інш.

Прынцып дзеяння прылад К. заснаваны на фіз. з’явах у цвёрдых целах пры крыягенных т-рах, напр., фазавы пераход нармальны метал — звышправаднік, квантаванне магн. патоку, Джозефсана эфект. Развіццё К. пачалося ў СССР, ЗША і інш. са стварэння ў 1953 крыятрона (мініяцюрнай пераключальнай прылады) і на яго аснове трыгера і квантрона, дзе інфармацыя запісваецца адзінкавымі квантамі магн. патоку. Ячэйка Кроу (асн. элемент крыягенных запамінальных прылад), прынцып дзеяння якой заснаваны на незатухальных эл. токах у звышправадніках, дазваляе захоўваць інфармацыю з надзвычай высокай шчыльнасцю ўпакоўкі.

На Беларусі даследаванні па праблемах К. праводзяцца ў Ін-це фізікі цвёрдага цела і паўправаднікоў Нац. АН і Бел. дзярж. ун-це інфарматыкі і радыёэлектронікі.

С.​Я.​Дзям’янаў.

т. 8, с. 531

КВА́НТАВАЯ ТЭО́РЫЯ ПО́ЛЯ,

рэлятывісцкая квантавая тэорыя элементарных часціц і іх узаемадзеянняў; адзін з асн. раздзелаў тэарэт. фізікі, у якім вывучаюцца агульныя законы будовы матэрыі на мікраўзроўні. У К.т.п. кожнаму тыпу элементарных часціц як першасных крыніц і пераносчыкаў фундаментальных узаемадзеянняў ставіцца ў адпаведнасць сваё другасна-квантаванае поле (гл. Другаснае квантаванне), якое апісваецца аператарнай хвалевай функцыяй Ψ (гл. Аператары, Хвалевая функцыя). Кампаненты Ψ пры замене каардынат прасторы—часу згодна з патрабаваннямі спец. адноснасці тэорыі пераўтвараюцца паводле прадстаўленняў групы Лорэнца (гл. Лорэнца пераўтварэнні). Функцыі свабодных палёў Ψ₀ раскладаюцца на плоскія хвалі дэ Бройля, якія апісваюць станы з вызначанай энергіяй і імпульсам: ${\displaystyle {\mathrm{\Psi }}_0=\sum _{\mathrm{n}}^{\mathrm{}}\text{(}{C}_n{e}^{ikx}+e^{-ikx}\text{)}}$ , дзе K = p/h, p — 4-мерны вектар энергіі-імпульсу часціцы, h — Планка пастаянная, x — вектар каардынат-часу, C_n і $C_n^{\mathrm{+}}$ — аператары паглынання і выпрамянення часціц у нейкім n-м стане. Аператары задавальняюць перастановачным суадносінам камутацыі (антыкамутацыі) і адпавядаюць часціцам цэлага (паўцэлага) спіна — базонам (ферміёнам), якія падпарадкоўваюцца Бозе—Эйнштэйна (Фермі—Дзірака) статыстыцы. У К.т.п. кожнай часціцы адпавядае антычасціца, а квантаванае поле з’яўляецца сістэмай часціц і антычасціц. Тут няма закону захавання ліку часціц: пры ўзаемадзеянні яны могуць узаемна пераўтварацца адны ў другія (адны часціцы паглынаюцца, другія нараджаюцца). Стан квантаванага поля, у якім колькасць рэальных часціц роўная нулю, наз. вакуумам (гл. Вакуум у квантавай тэорыі поля).

Першай К.т.п. стала квантавая электрадынаміка. Яе ідэі і метады былі распаўсюджаны на ўсе элементарныя часціцы і выкарыстаны пры пабудове квантавапалявых тэорый слабага (Э.​Фермі, 1934) і моцнага (І.​Я.​Там, Дз.​Дз.​Іваненка, Х.​Юкава, 1932—35) узаемадзеянняў, якія, аднак, не вытрымалі выпрабавання часам. Таму значнае развіццё атрымалі аксіяматычны і іншыя падыходы ў К.т.п. Аднак толькі на падставе універсальнага дынамічнага прынцыпу калібровачнай інварыянтнасці пабудаваны сучасныя калібровачныя квантавапалявыя тэорыі электраслабага ўзаемадзеяння (С.​Вайнберг, Ш.​Глэшаў, А.​Салам, 1967—71) і моцнага ўзаемадзеяння — квантавая хромадынаміка (М.​Гел-Ман, Вайнберг, Салам і інш., 1973), якія забяспечылі дастаткова добрую згоду тэорыі эксперыментам. Першаснымі крыніцамі гэтых узаемадзеянняў сталі лептоны і кваркі, а іх пераносчыкамі — кванты адпаведных калібровачных палёў: фатон, 3 слабыя вектарныя базоны і 8 глюонаў. Далейшае развіццё К.т.п. звязваецца з канцэпцыяй адзінай тэорыі поля, суперсіметрыі, рашотак, струн, мембран і інш. Метады К.т.п. шырока выкарыстоўваюцца ў ядз. фізіцы, тэорыі цвёрдага цела, оптыцы і спектраскапіі, квантавай электроніцы і інш.

На Беларусі пытанні К.т.п. распрацоўваюцца з 1944 у БДУ, пазней у Ін-це фізікі Нац. АН Беларусі (да пач. 1990-х г. пад кіраўніцтвам Ф.​І.​Фёдарава). Пабудавана агульная каварыянтная тэорыя рэлятывісцкіх хвалевых ураўненняў 1-га парадку, распрацаваны метад праекцыйных аператараў, з дапамогай уведзенай вектарнай параметрызацыі групы Лорэнца вырашаны многія пытанні рэлятывісцкай кінематыкі (Фёдараў, А.​А.​Богуш, Ю.​А.​Курачкін і інш.).

Літ.:

Боголюбов Н.Н., Ширков Д.В. Введение в теорию квантованных полей. М., 1957;

Федоров Ф.И. Проективные операторы в теории элементарных частиц // Журн. эксперимент. и теорет. физики. 1958. Т. 35, вып. 2;

Яго ж. Группа Лоренца. М., 1979;

Швебер С. Введение в релятивистскую квантовую теорию поля: Пер. с англ. М., 1963;

Ченг Т.-П., Л и Л.-Ф. Калибровочные теории в физике элементарных частиц: Пер. с англ. М., 1987.

А.​А.​Богуш, Ф.​І.​Фёдараў.

т. 8, с. 208