рэлятывісцкая квантавапалявая тэорыя электрамагнітных узаемадзеянняў элементарных часціц; састаўная частка адзінай калібровачнай палявой тэорыі электраслабых узаемадзеянняў. Дала пачатак агульнай квантавай тэорыі поля і стала найб. распрацаваным і эксперыментальна абгрунтаваным раздзелам гэтай тэорыі.
Пачала афармляцца як самаст. тэорыя (незалежная ад квантавай механікі) на аснове прац П.Дзірака. Грунтуецца на квантава-рэлятывісцкім хвалевым Дзірака ўраўненні для электрона (пазітрона) у эл.-магн. полі і ўраўненні тыпу Максвела—Лорэнца для эл.-магн. поля з крыніцамі. Ураўненні рашаюцца метадам паслядоўных набліжэнняў па канстанце эл.-магн. сувязі a = e2/4 πε0c ≈ 1/137. Атрыманыя рашэнні (хвалевыя функцыі дзіракаўскага і эл.-магн. палёў) раскладаюцца ў Фур’е шэрагі па вядомых наборах функцый свабодных станаў электрона (пазітрона) са значэннямі імпульсу, энергіі і праекцыі спіна. Каэфіцыенты такіх шэрагаў пры пэўных умовах вызначаюць амплітуды імавернасці пераходу элементарнай часціцы з аднаго стану ў другі ў выніку ўзаемадзеяння. Пасля працэдуры другаснага квантавання эл.-магн. і дзіракаўскае палі становяцца сістэмамі з пераменным лікам часціц і каэфіцыенты Фур’е-разлажэнняў функцый стану квантаваных палёў набываюць сэнс аператараў нараджэння і знікнення квантаў гэтых палёў (электронаў, пазітронаў, фатонаў). Паводле К.э. эл.-магн. ўзаемадзеянне электронаў адбываецца за кошт абмену паміж імі віртуальнымі фатонамі, якія неперарыўна выпрамяняюцца і паглынаюцца эл. зараджанымі часціцамі. Фундаментальнае значэнне ў К.э. мае матрыца рассеяння (S-матрыца), якая звязвае ў агульнай форме станы квантаваных палёў да і пасля эл.-магн. ўзаемадзеяння. На яе аснове ў межах тэорыі малых узбурэнняў вызначаюцца амплітуды рассеяння для любых магчымых эл.-дынамічных працэсаў. Кожнаму працэсу адпавядае графічная карціна (дыяграма Р.Фейнмана) Канстанта a дазваляе праводзіць разлікі эл.-магн. працэсаў (напр., эфекту Комптана, пераўтварэння электронна-пазітронных пар у фатоны і наадварот) з зададзенай дакладнасцю. Пры гэтым улічваецца працэдура перанарміровак, якая дазваляе пазбавіцца ад бясконцых значэнняў фіз. велічынь, выкліканых узаемадзеяннем квантаў поля (напр., электронаў) з палярызаваным вакуумам. Такое ўзаемадзеянне выявіла шэраг спецыфічных эфектаў (анамальны магн. момант электрона, лэмбаўскі зрух энергет. узроўняў электронаў у атамах, рассеянне святла на святле).
Літ.:
Ахиезер А.И., Берестецкий В.Б. Квантовая электродинамика. 3 изд. М., 1969;
Богуш А.А., Мороз Л.Г. Введение в теорию классических полей. Мн., 1968.
раздзел фізікі, які вывучае працэсы генерацыі і ўзмацнення эл.-магн. хваль на аснове вымушанага выпрамянення квантавых сістэм (атамаў, малекул). Узнікла на мяжы спектраскапіі і радыёфізікі. Частка К.э., звязаная з аптычным дыяпазонам эл.-магн. хваль, наз.лазерная фізіка. На базе К.э. ўзніклі нелінейная оптыка і лазерная спектраскапія, новы імпульс атрымала галаграфія.
Сфарміравалася і развівалася як самаст. галіна навукі і тэхнікі ў 1950-я г.Асн. аб’екты вывучэння: актыўныя асяроддзі, аб’ёмныя рэзанатары, квантавыя генератары і квантавыя ўзмацняльнікі, пераўтваральнікі частаты і метады кіравання характарыстыкамі такіх сістэм. Да К.э. адносяць таксама пытанні нелінейнага ўзаемадзеяння магутнага лазернага выпрамянення з рэчывам і выкарыстання такога ўзаемадзеяння для пераўтварэння частаты лазернага выпрамянення. Працэс вымушанага выпрамянення эл.-магн. хваль адкрыў А.Эйнштэйн (1917); на магчымасць выкарыстання гэтай з’явы для ўзмацнення святла паказаў В.А.Фабрыкант (1939). Першая прылада К.э. — малекулярны генератар на аміяку — створана ў 1954 адначасова ў СССР (М.Г.Басаў, А.М.Прохараў) і ў ЗША (Ч.Таўнс і інш.). У 1960 у ЗША створаны першы лазер на рубіне і гелій-неонавы газавы лазер. У 1959 М.Г.Басаў тэарэтычна абгрунтаваў магчымасць стварэння паўправадніковага лазера і першыя такія лазеры створаны ў 1962—63.
На Беларусі сістэматычныя даследаванні па К.э. праводзяцца з 1961 у Ін-це фізікі Нац.АН, БДУ і інш.
крышталі з вял. амплітудай нулявых ваганняў крышталічнай рашоткі (ваганняў паблізу Т = 0 К), параўнальнай з перыядам рашоткі. Маюць незвычайныя фіз. ўласцівасці, вытлумачальныя толькі ў межах квантавай тэорыі. З вядомых на Зямлі рэчываў толькі ізатопы гелію 3Не і 4Не пры ціску больш за 3∙104 Па утвараюць К.к. Квантавыя эфекты назіраюцца ў крышталях неону Ne і ў меншай ступені ў крышталях інш. інертных газаў. У нетрах нейтронных зорак, магчыма, існуюць К.к. з нейтронаў. К.к. займаюць прамежкавае становішча паміж квантавымі вадкасцямі і звычайнымі крышталямі. Дэфекты ў К.к. (у прыватнасці вакансіі) не лакалізаваныя, а ў выглядзе квазічасціц распаўсюджваюцца па крышталі.
цэлыя або паўцэлыя лікі, якія характарызуюць пэўныя станы квантавых аб’ектаў (атамаў, малекул, ядраў, элементарных часціц). Вызначаюцца ўласнымі значэннямі аператараў, якія атрымліваюцца пры квантаванні адпаведных фіз. велічынь.
Напр., у квантавай механіцы стан асобнага электрона ў атаме вызначаецца 4 фіз. велічынямі (энергіяй, арбітальным момантам імпульсу, праекцыяй спінавага і магнітнага момантаў) і залежыць ад 4 К.л. адпаведна: галоўнага, арбітальнага (азімутальнага), магнітнага (цэлы) і праекцыі спіну (паўцэлы). У фізіцы элементарных часціц К.л. класіфікуюцца мікрачасціцы па тыпах і групах (напр., барыёны, мезоны, дзіўныя часціцы) і вызначаюць імавернасці розных рэакцый паміж імі.
устройствы для атрымання эл.-магн. ваганняў з вельмі стабільнай у часе частатой або для дакладнага вымярэння частаты ваганняў. З’яўляюцца асновай эталонаў часу і даўжыні, шырока выкарыстоўваюцца ў вымяральнай тэхніцы, навігацыі, метралагічнай службе.
Заснаваны на выкарыстанні найб. стабільных квантавых пераходаў (у звышвысокачастотным і аптычным спектрах) атамаў, іонаў або малекул з аднаго энергет. ўзроўню на другі. Аснову К.с.ч. складае квантавы рэпер частаты — прыстасаванне, якое дазваляе назіраць выбраную спектральную лінію, а таксама электронная схема пераўтварэння частаты рэпера ў іншыя частотныя дыяпазоны. У актыўных К.с.ч. выкарыстоўваецца індуцыраванае выпрамяненне эл.-магн. хваль, частата якіх служыць стандартам або апорнай частатой. Па сутнасці гэта квантавыя генератары, разнавіднасцямі якіх з’яўляюцца: вадародны генератар (актыўным асяроддзем служыць атамарны вадарод, што выпраменьвае на даўжыні хвалі λ=21 см з надзвычай малой шырынёй спектральнай лініі); малекулярны генератар (на пучку малекул аміяку); лазер на вуглякіслым газе. У пасіўных К.с.ч. частата ваганняў, якая вымяраецца, параўноўваецца з частатой ваганняў, адпаведных пэўнай спектральнай лініі. Да іх належыць К.с.ч. на пучку атамаў цэзію (цэзіевая атамна-прамянёвая трубка), які працуе ў рэжыме квантавага гадзінніка (хібнасць 10−14). Ёсць таксама актыўныя і пасіўныя К.с.ч. з аптычнай напампоўкай пары цэзію або рубідыю.
КВА́НТАВЫ ГАДЗІ́ННІК, атамны гадзіннік, малекулярны гадзіннік,
прылада для дакладнага вымярэння часу, якая мае кварцавы генератар, што кіруецца квантавым стандартам частаты. Ход К.г. рэгулюе частата выпрамянення атамаў або малекул пры іх квантавых пераходах з аднаго энергет. стану ў другі.
Гэтая частата настолькі стабільная (хібнасць 10−11—10−13), што дазваляе вымяраць час больш дакладна, чым з выкарыстаннем астр. метадаў (недакладнасць ходу каля 1 с за 100 гадоў). К.г. мае спец. электронныя прыстасаванні, якія фарміруюць сетку частот, забяспечваюць вярчэнне стрэлак або змену лічбаў на цыферблаце, выдачу сігналаў дакладнага часу. Выкарыстоўваюцца ў радыёнавігацыі для вымярэння адлегласцей ад лятальнага апарата да наземнай станцыі (параўнаннем фазы сігналу, прынятага з Зямлі, з фазай апорнага сігналу бартавога абсталявання), у службах дакладнага часу, неабходнага для геал., геафіз. і інш. работ, а таксама ў якасці эталона частаты пры фіз. даследаваннях. На аснове К.г. ў 1960-я г. створана сістэма адліку часу, незалежная ад астр. назіранняў (наз. атамным часам). Гл. таксама Секунда.
крыніца эл.-магн. хваль, прынцып дзеяння якой заснаваны на выкарыстанні з’явы вымушанага выпрамянення. К.г., што працуюць у радыёдыяпазоне спектра, наз.мазерамі, у аптычным дыяпазоне (інфрачырвоным, бачным, ультрафіялетавым) — лазерамі. Выкарыстоўваюцца ў розных галінах навукі, тэхнікі, медыцыны.
Асн элементы К.г.: актыўнае рэчыва, крыніца ўзбуджэння (пампоўка) і аб’ёмны рэзанатар. Пампоўка, якая ажыццяўляецца аптычнымі, эл. і хім. метадамі, пераводзіць актыўнае рэчыва ў інверсны стан (гл.Інверсія ў фізіцы), і яно набывае ўласцівасць узмацняць эл.-магн. выпрамяненне. Рэзанатар служыць для ўтварэння дадатнай адваротнай сувязі: частка выпрамянення з дапамогай люстэркаў вяртаецца ў актыўнае рэчыва і там зноў узмацняецца. Калі сярэдні каэфіцыент узмацнення перавышае сярэдні каэфіцыент страт рэзанатара, то ў сістэме ўзнікае генерацыя выпрамянення (напр., лазерны прамень), для якога характэрны высокая накіраванасць, кагерэнтнасць і ў большасці выпадкаў высокая монахраматычнасць. Радыяцыя К.г. можа быць неперарыўнай або ў выглядзе імпульсаў кароткай і звышкароткай (да некалькіх фемтасекунд) і адпаведна звышвялікай магутнасці (да некалькіх гігават і больш). У многіх выпадках рэжым генерацыі стацыянарны. У якасці актыўных асяроддзяў К.г. выкарыстоўваюць цвёрдыя целы (рубін, паўправаднікі), вадкасці (растворы арган. злучэнняў), газы (гл.Газавы лазер). Гл. таксама Малекулярны генератар.
Літ.:
Методы расчета оптических квантовых генераторов. Т. 1—2. Мн., 1966—68.
прылада квантавай электронікі для выяўлення і вызначэння велічыні і знака вуглавой скорасці вярчэння або вугла павароту адносна інерцыяльнай сістэмы адліку. Дзеянне заснавана на гіраскапічных уласцівасцях часціц або хваль (атамных ядраў, электронаў, фатонаў і інш.).
Гэтыя ўласцівасці абумоўлены спінавымі (гл.Спін) і арбітальнымі момантамі мікрачасціц і інш. Карысны сігнал (ён прапарцыянальны скорасці вярчэння) узнікае за кошт прэцэсіі мех. і магн. момантаў мікрачасціц або за кошт узнікнення рознасці фаз ці частот паміж сустрэчнымі хвалямі ў вярчальным контуры. У навігацыі выкарыстоўваюць К.г. лазерныя (адчувальным элементам у іх з’яўляецца кальцавы лазер, які генерыруе 2 сустрэчныя хвалі), валаконна-аптычныя (заснаваны на выкарыстанні эфекту Саньяка — зрушэння інтэрферэнцыйных палос у вярчальным кальцавым інтэрферометры); распрацоўваюцца гіраскопы ядзерныя, электронныя, іонныя, радыеізатопныя, джозефсанаўскія і інш.
прылада, у якой адбываецца ўзмацненне эл.-магн. хваль за кошт вымушанага выпрамянення актыўнага рэчыва. Гэтае выпрамяненне па частаце, фазе і палярызацыі супадае з зыходным сігналам (кагерэнтнае ўзмацненне; гл.Кагерэнтнасць). Актыўным рэчывам з’яўляюцца дыэл. крышталі з невял. ізаморфнымі дамешкамі парамагн. іонаў, якія маюць сістэму трох (ці больш) энергет. узроўняў, дзе ажыццяўляецца інверсія заселенасці (гл.Інверсія ў фізіцы). Асн. характарыстыкі К.у.: каэфіцыент узмацнення, паласа прапускання і адчувальнасць.
у матэматычнай логіцы, аператары, што выяўляюць пры вылічэннях колькасную характарыстыку аб’ектаў, пра якія гаворыцца ў выказваннях, або іх прэдыкатаў.
Найб. важнае значэнне маюць К. агульнасці (у звычайнай мове ім адпавядаюць словы «ўсе», «усякі», «кожны», «любы», «бясконца многа» і інш.) і К. існавання («некаторы», «некалькі», «існуе», «адзіны» і інш.). У лагічных вылічэннях К. пераўтвараюць свабодныя пераменныя ў звязаныя. Аперацыю выкарыстання К. наз. падвядзеннем пад К. (вывядзеннем з-пад К.) ці квантарыфікацыяй. Над выразамі з К. можна рабіць усе аперацыі злічэння прэдыкатаў, размяркоўваць К. па членах складанага выразу, перастаўляць іх і інш. ў адпаведнасці з законамі матэматычнай логікі.
