مقياس الطول
في الفيزياء ، يُعرَّف مقياس الطول بأنه طول أو مسافة محددة بدقة لا تتجاوز بضعة مراتب من حيث الحجم . يكتسب مفهوم مقياس الطول أهمية خاصة لأن الظواهر الفيزيائية ذات المقاييس الطولية المختلفة تُوصف بأنها منفصلة ، [ 1 ] [ 2 ] أي يمكن فصلها ودراستها بشكل مستقل. بعبارة أخرى، يُتيح فصل المقاييس الطولية المختلفة إمكانية وضع نظرية متسقة ذاتيًا تصف فقط المقاييس الطولية ذات الصلة بمسألة معينة. يُشير الاختزال العلمي إلى إمكانية استخدام القوانين الفيزيائية على أقصر المقاييس الطولية لاستخلاص الوصف الفعال على المقاييس الطولية الأكبر. ويمكن قياس فكرة إمكانية استخلاص أوصاف للفيزياء على مقاييس طولية مختلفة من بعضها البعض باستخدام مجموعة إعادة التطبيع .
في ميكانيكا الكم، يرتبط مقياس طول ظاهرة معينة بطول موجة دي برولي ℓ = ħ / p ، حيث ħ هو ثابت بلانك المختزل و p هو الزخم المدروس. في الميكانيكا النسبية، يرتبط مقياسا الزمن والطول بسرعة الضوء . في ميكانيكا الكم النسبية أو نظرية حقل الكم النسبية ، يرتبط مقياسا الطول بالزخم والزمن والطاقة من خلال ثابت بلانك وسرعة الضوء. غالبًا ما تُستخدم الوحدات الطبيعية في فيزياء الطاقة العالية ، حيث تُوصف مقاييس الطول والزمن والطاقة والزخم بنفس الوحدات (عادةً بوحدات الطاقة مثل GeV ).
تُعدّ مقاييس الطول عادةً المقياس التشغيلي (أو على الأقل أحد المقاييس) في التحليل البُعدي . [ 3 ] على سبيل المثال، في نظرية التشتت ، فإنّ الكمية الأكثر شيوعًا في الحساب هي المقطع العرضي ، الذي تُقاس وحداته بمربع الطول، ويُقاس بوحدة البارن . وعادةً ما يكون المقطع العرضي لعملية معينة هو مربع مقياس الطول.
أمثلة
- مقياس الطول الذري هو ℓ a ~يبلغ طوله 10⁻¹⁰ متر ، ويُحدد بحجم ذرة الهيدروجين ( أي نصف قطر بور ، تقريبًا) .53 مساءً ).
- يبلغ مقياس الطول للتفاعلات القوية (أو المقياس المشتق من الديناميكا اللونية الكمومية من خلال التحويل البُعدي ) حوالي ℓ s ~يبلغ طول جسيمات 10⁻¹⁵ متر ، وتكون "أقطار" الجسيمات ذات التفاعل القوي (مثل البروتون ) متقاربة تقريبًا. ويُحدد هذا المقياس الطولي بنطاق جهد يوكاوا . أما أعمار الجسيمات ذات التفاعل القوي، مثل ميزون رو ، فتُحسب بقسمة هذا المقياس الطولي على سرعة الضوء.10⁻²³ ثانية . [ 4 ] كتل الجسيمات المتفاعلة بقوة تفوق عدة أضعاف مقياس الطاقة المرتبط بها (500 ميغا إلكترون فولت/ c 2 إلى3000 ميغا إلكترون فولت/ c 2 ).
- يكون مقياس الطول الكهروضعيف أقصر ، تقريبًا ℓ w ~10−18 م ويتم تحديدها بواسطة كتلة السكون للبوزونات المتجهة الضعيفة ، والتي تبلغ تقريبًا100 جيجا إلكترون فولت / ثانية² . [ 5 ] يمثل هذا المقياس الطولي المسافة التي تتوسط فيها بوزونات المتجهات الضعيفة قوة يوكاوا. وقد تم استنتاج مقدار المقياس الطولي الضعيف مبدئيًا من خلال ثابت فيرمي المقاس بواسطة اضمحلال النيوترونات والميونات .
- طول بلانك ( مقياس بلانك ) أقصر بكثير – حوالي ℓ P ~10 −35 م ، وهي مشتقة من ثابت نيوتن للجاذبية ، وثابت بلانك، وسرعة الضوء .
- طول ستوني (مقياس ستوني) أقصر من ذلك بكثير - حوالي ℓ S ~10 −36 م .
- المقياس الميزوسكوبي هو الطول الذي يمكن عنده وصف السلوك الميكانيكي الكمي في السوائل أو المواد الصلبة بواسطة مفاهيم الماكروسكوبية .
انظر أيضاً
مراجع
- ↑ زي، أنتوني (2010). نظرية الحقل الكمومي باختصار ( الطبعة الثانية). برينستون، أكسفورد: مطبعة جامعة برينستون. ص 360. ISBN 978-0-691-14034-6.
- ↑ ميسنر، تشارلز و.؛ ثورن، كيب س.؛ ويلر، جون أرشيبالد؛ كايزر، ديفيد آي. (2017). الجاذبية (الطبعة الأولى من مطبعة جامعة برينستون ). برينستون أكسفورد: مطبعة جامعة برينستون. ص 955. ISBN 978-0-691-17779-3.
- ↑ زي، أ. (2020). "الجزء التاسع". فيزياء عابرة: كيف يستخدم الفيزيائيون ظهر الأظرف . برينستون: مطبعة جامعة برينستون. ISBN 978-0-691-18254-4.
- ^ غريفيث، ديفيد ج. (2007). مقدمة إلى الجسيمات الأولية . فاينهايم: وايلي. ص . رقم ISBN 978-0-471-60386-3.
- ↑ غريفيث، ديفيد ج. (2007). مقدمة في الجسيمات الأولية . فاينهايم: وايلي. ص. 13. ISBN 978-0-471-60386-3.
- رتب المقدار (الطول)