virtueller Zustand

virtuẹller Zustand

 

[v-], experimentell nicht direkt nachweisbarer quantenmechanischer Zustand, dessen Existenz mit dem klassischen Energiesatz nicht verträglich, aufgrund der Energie-Zeit-Unschärfe (Unschärferelation) aber möglich ist; seine Lebensdauer ist durch das Unschärfeprodukt beschränkt. In der theoretischen Elementarteilchenphysik und Quantenfeldtheorie sind virtuelle Prozesse, d. h. physikalische Vorgänge unter Beteiligung von virtuellen Zuständen von Bedeutung, die mit der Erzeugung und Vernichtung virtueller Teilchen verbunden sind; die Wechselwirkung zwischen realen Teilchen lässt sich quantenfeldtheoretisch als Austausch virtueller, den Energiesatz verletzender Teilchen auffassen und in Feynman-Graphen darstellen. So wird z. B. die elektromagnetische Wechselwirkung zwischen geladenen Teilchen durch virtuelle Photonen vermittelt, oder ein (reales) Photon, dessen Energie für eine echte Paarbildung nicht ausreicht, kann ein virtuelles Elektron-Positron-Paar erzeugen, das sofort (nach einer aufgrund der Ruhenergie von Elektron und Positron durch die Unschärferelation begrenzten Lebensdauer) wieder in ein Photon zerstrahlt. Virtuelle Teilchen spielen in der Theorie zahlreicher Wechselwirkungsprozesse eine Rolle, z. B. bei der Vakuumpolarisation, der Selbstwechselwirkung eines Teilchens und den Reaktionen von Elementarteilchen.