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Virtual de fotones descripción de B y E campos

Sigo parece increíble que algo tan "voluminoso" y macroscópicas como estático de un campo magnético o eléctrico es en realidad una manifestación de fotones virtuales.

Por lo que poner en su QFT espectáculos, mirada de cerca en el espacio, cerca de los polos de un potente imán – virtual fotones! Ahora mira entre las placas de un condensador cargado virtual fotones de nuevo!

Pero si todo es virtual fotones, ¿cómo podemos obtener la diferencia entre un magnético y el campo eléctrico?

[Esta pregunta tiene la etiqueta de "magnetostatics" así].

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Nick Puntos 583

la función de onda de un fotón tiene varios componentes, tanto como el de los componentes de la Dirac campo (o de Dirac de la función de onda) y esta función de onda es bastante isomorfo a un campo electromagnético, recordando la complexified valores de $E$ $B$ vectores en cada punto. La densidad de probabilidad de que un fotón se encuentra en un punto determinado es proporcional a la densidad de energía $(E^2+B^2)/2$ en este punto. Pero, de nuevo, la interpretación de $B,E$ para un único fotón tiene que ser cambiado.

Así que si el campo alrededor de un objeto es eléctrico o magnético, o ambos, es codificada en la "polarización" de los fotones virtuales.

Usted puede imaginar que el fotón tiene 6 posibles polarizaciones o así, identificados con los componentes de la $E$$B$. Así, para una determinada dirección, es realmente sólo el $E+iB$ combinación que actúa como la función de onda, por lo que hay sólo tres polarizaciones para una dirección dada, y uno de ellos (longitudinal) es prohibido, también. ;- ), Pero el punto cualitativo que hay muchos polarizaciones es correcta.

Sin embargo, como se ha enfatizado reiteradamente, no se debe imaginar que un fotón virtual es una verdadera partícula que puede ser contado. Esa es una razón por la que QGR la respuesta es bastante irrelevante para su pregunta, porque no hay ningún operador de conteo de fotones virtuales - de manera que no tiene sentido preguntarse si conmuta con otros operadores. QGR puede haber pensado en real fotones, pero no ha contestado a su pregunta, de todos modos.

Por el camino, los campos estáticos corresponden a una fuga de frecuencia - porque todo con un no-desaparición de frecuencia seguirá $\exp(i\omega t)$ o $\cos(\omega t)$. Así que si usted desea describir los campos eléctricos de las fuentes y los imanes como una colección de fotones virtuales, usted debe darse cuenta de que la naturaleza estática del campo implica que los campos relevantes tendrá la energía igual a cero. Pero el impulso es distinto de cero debido a que el campo depende de espacio debido a las fuentes. Tales virtual fotones están muy lejos de ser en-shell - son muy virtual, de hecho. No es demasiado útil hablar acerca de fotones virtuales con determinadas frecuencias y número de onda si hay recursos eléctricos en el centro de la región que se desea describir. El análisis de Fourier, sólo es útil para los fotones en el espacio vacío.

Pero usted puede calcular las probabilidades de los diferentes resultados de una partícula cargada en un externo campo eléctrico o magnético, producido, por ejemplo, por muchos girando los electrones, el uso de los diagramas de Feynman - donde los fotones virtuales son las líneas internas. Los diagramas de Feynmann sería capaz de calcular la fuerza que actúa sobre la sonda de partículas. Algunos de los términos de la fuerza no depende de la velocidad de las fuerzas eléctricas -, mientras que otros dependen de la velocidad de los magnéticos. Estos diferentes términos siempre de los mismo "tipo" de fotones virtuales, pero todos estos fotones depende de las fuentes del campo, por lo que por supuesto obtener resultados diferentes para los campos eléctricos y magnéticos.

Todo esto es confuso y realmente innecesario. Si te preocupa que la electrodinámica cuántica no reproducir las propiedades básicas del electromagnetismo - tales como la diferencia entre la electricidad y el magnetismo; o la diferencia entre las fuerzas atractivas y repulsivas - entonces usted no debe preocuparse. Puede ser fácilmente demostrado que en el límite clásico - por ejemplo, lo suficientemente fuerte como para campos con un bajo bastante frecuencia - la cuántica electrodinámica (y el campo cuántico) reduce directamente a la derecha clásica, el límite de la electrodinámica clásica (y la clásica de campos). Virtual fotones son sólo una herramienta muy útil para el estudio de todo tipo de procesos similares a la dispersión. De matemáticas puede ser deducida a partir de campos cuánticos - no al revés - y estos fotones virtuales no pasan de ser útil para describir el tipo de muy clásico situaciones.

Los mejores deseos Lubo

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d4nt Puntos 4486

En QED, para transversal de los fotones, el campo eléctrico no conmuta con el número de fotones operador. Tampoco lo hace el campo magnético. De hecho, los campos eléctrico y magnético no conmuta con cada uno de los otros. Para obtener un estado con un tipo fijo de campo eléctrico o al menos con una pequeña incertidumbre en la cuantía sentido — necesitamos una superposición de estados con diferentes números de fotones. Esto se llama un exprimido estado en óptica cuántica. Los más pequeños de la incertidumbre en el campo eléctrico, el más grande de la correspondiente incertidumbre en el campo magnético y viceversa.

Los fotones vienen con una transversal de la polarización. El campo eléctrico es paralelo a la misma, mientras que el campo magnético es perpendicular a la polarización y el vector de onda.

¿Qué acerca de la longitudinal de los fotones? En el $\xi$calibre, tenemos que imponer restricciones adicionales (Lorenz calibre y Gauss restricciones), haciendo que el real estado físico de un estado coherente con un valor definido para la transformada de Fourier de la componente longitudinal del campo eléctrico, que se equipara con la transformada de Fourier de la densidad de carga dividida por el número de onda. Esto se aplica a la electrostática. Longitudinal de los fotones no contribuyen al campo magnético.

¿Qué acerca de magnetostatics entonces? Sólo transversales fotones pueden contribuir a que el campo magnético, y el análisis que involucran número de fotones operadores se aplica. Esta vez, tenemos un caso especial de un exprimido de estado, es decir, un estado coherente. Tenemos que tener en cuenta que a pesar de que el número de fotones no se conserva en el tiempo debido a la absorción y emisión de la fuente de corriente. Esto hace que la coherencia de fase a mantenerse inmóvil en el tiempo, en lugar de rotar.

Por cierto, a menos que un fotón se escapa hacia el espacio exterior y se dirige hacia el infinito sin ser absorbido por o interactuar con cualquier asunto, entonces por la definición de un fotón virtual como un propagador de fotones no se encuentra en ningún externo de las piernas de un diagrama de Feynman, casi todos los fotones son fotones virtuales. Y si un fotón se detecta en modo alguno, que sin duda tiene que ser un fotón virtual.

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