Mismo fotón o diferentes de los fotones?

Question

Considere la posibilidad de una típica óptica sistema de enfoque: Una pequeña fuente de luz, luego de un colimador, a continuación, una lente de enfoque y, a continuación, un detector (por ejemplo, CCD).

Suponga que la fuente de intensidad es tan baja que sólo un fotón entrar colimador por segundo. Hoy en día la tecnología es capaz de producir un solo fotón de fuentes de luz. Suponga que la oscuridad de la habitación (en la que el experimento está hecho 100% de oscuridad, es decir detector detecta sólo los fotones procedentes de la fuente.

Un fotón que se originó a partir de la fuente es detectado por el CCD. Es el fotón detectado el mismo que el que se originó a partir de la fuente?

Entre la fuente y el detector, hay dos objetivos. Cuando el fotón entra en la primera colimador, va a interactuar con los electrones en el interior de las moléculas de la materia de la que la lente está hecha, pero no interactúan con los núcleos de los diferentes elementos presentes en las moléculas. Es el fotón, que salió de este colimador la misma como el fotón, que entró en el colimador?

¿Cuál es la razón por la que el fotón que cae sobre el borde de la lente de enfoque se pone desviado por un cierto ángulo (es decir, recibe centrado) y cae en el detector?

Answer 1

Es una cuestión de definición de la"misma".

Clásicamente se puede definir la"misma" condición de partículas por etiquetas pegadas sobre ellos. Luz de estilo clásico, es una onda, y el mismo necesita una nueva definición. Aplicamos la cotidianidad de la definición mediante la identificación del haz de luz con la fuente. La luz dejando que el sol es la misma luz que llega a la tierra. La luz reflejada de la luna es la misma luz. La luz de una vela que cae en un espejo es la misma luz. Uno sólo puede etiqueta de la luz de su fuente, de la omi.

Mecánica cuántica de la luz es un fenómeno emergente de una confluencia de fotones, y los fotones son las partículas elementales. Cálculos mecánica cuántica han sido muy exitosas en la descripción de la partícula elemental experimentos y son ampliamente utilizados con éxito en los modelos cosmológicos. El más simple cálculo básico es una dispersión de una partícula sobre otra partícula , y el fotón electrón de dispersión puede ser representado como:

Este diagrama se utiliza para calcular la probabilidad de la interacción sucediendo, que es la modelación matemática en el nivel cuántico. Es la dominante plazo en el cálculo de la sección transversal de un fotón que incide de electrones a energías por debajo de la creación de objetos.

Ahora, la pregunta es "¿es el mismo de fotones que entran y salen del diagrama de dispersión". La posición no es diferente a la hora de considerar los rayos de luz, que también puede ser etiquetado. La fuente es un fotón en un electrón, el resultado es un fotón y un electrón. Se puede definir el fotón de la existencia de la fuente y lo llaman "el mismo".

Cuando uno va al aparato que usted describe, los electrones de la línea se convierte en la concha, la interacción con los campos de las celosías que pasa a través de, pero la lógica es la misma. La dispersión puede ser elástica o inelástica y hay una probabilidad para cada caso. A través de la lente de la probabilidad es alta para esparcir elásticamente en la dirección definida por el macroscópico rayo óptico.

Por lo tanto, si yo fuera a hacer el experimento, y consiguió un fotón golpea en el CCD , y había una fuente de fotones, me identificaría como el mismo de la fuente. Por supuesto, no todos los CCD visitas vienen de la fuente de luz, ya que hay cosmics y los alrededores de la radiación, sino que será el nivel de ruido en el experimento.

Answer 2

Su pregunta se basa en la suposición de que un fotón es un objeto fundamental es decir que los fotones son algo que podemos señalar y decir aquí es fotones 1, aquí se fotón 2, y así sucesivamente. El problema es que la teoría del campo cuántico de las partículas son algo difícil de alcanzar objetos. Esto es particularmente cierto para las partículas como los fotones que son sus propias antipartículas porque dichas partículas pueden ser libremente creados y destruidos. Al menos fermiones como los electrones están protegidos por la conservación del número leptónico.

En general, la energía que se propaga en un campo cuántico se ve como una partícula cuando la energía se transfiere dentro o fuera del campo, es decir, cuando un fotón es creada o destruida. Fuera de estos eventos es difícil apuntar a algo que parece un fotón.

Así que no creo que tu pregunta tiene una respuesta, porque no es significativo para hablar de un único fotón, excepto cuando algún tipo de interacción que está ocurriendo.

Answer 3

Los fotones son bosones, por lo que se deduce que el Bose-Einstein estadísticas que es cierto sólo si las partículas son verdaderamente indistinguibles. Si se puede distinguir entre dos fotones, entonces va a seguir el clásico Boltzmann estadísticas que no es lo que sucede en los experimentos. Eso significa que los fotones con las mismas propiedades de la misma.

Incluso en su situación con fotones de origen a destino, no hay manera de saber si el fotón es la original de fotones. Una posibilidad es que hay vacío de la fluctuación de la creación de un par de fotones y uno de ellos golpeando el detector. El "original " fotón" el otro a volar. También es posible que uno de ellos aniquilar con el viejo "fotón", y el "nuevo fotón" es ahora pretender ser la "edad de fotones".

Cómo podemos distinguir un fotón es por sus propiedades. Se dice, en realidad se puede huella propiedades diferentes a la de los fotones que hacen diferentes de los demás, tales como la longitud de onda, polarización y del momento angular. Fotones con diferentes propiedades son realmente diferentes, así que usted puede distinguirlos y la estadística es diferente. Se puede interactuar con la materia, como la lente en la que es absorbida y re-emitida repetido. Mientras las propiedades no cambian, no hay manera de que usted puede decir si es diferente de la "original" de fotones debido a tal pregunta no es válida.

Una característica especial es el entrelazamiento entre el fotón, que no proporcionan muy buena manera de distinguir si el fotón es "original". En realidad se puede decir si los fotones llegan al detector, son los mismos que el original estadísticamente (por probar el enredo) porque requiere que todos los procesos entre la coherencia. Así se puede separar el caso con el detector de clic del fotón de la fluctuación de vacío.

La pregunta fundamental es que si dos objetos son en realidad la misma, por definición, en cualquier forma, en realidad, no hay manera física de distinguirlos), son indistinguibles? Y la respuesta es sí, usted no los puede distinguir por la ley de la física.

Answer 4

Tomando prestado el concepto de una "caja negra" de la ingeniería, tenemos un fotón "va en" en el cuadro y un fotón que sale de la caja.
Hemos de tomar una "foto" del fotón va en (su amplitud y longitud de onda), y nos tomamos una "imagen" de los fotones que vienen de fuera (su amplitud y longitud de onda), y comparamos las "imágenes". Si, las "imágenes" son iguales, entonces se puede decir que es el mismo fotón. Tenga en cuenta que dentro de la "caja negra" simplemente podría haber una fibra óptica conducto, o podemos tener un detector de transmisor de par, o algunas otras fotos-dispositivo eléctrico en el interior. Puesto que no sabemos lo que hay dentro de la caja negra, todo lo que podemos hacer es comparar las características de la entrada y salida de los fotones para determinar si son o no iguales. Si son iguales, entonces nos estaría justificada la conclusión de que la producción de fotones es el mismo fotón que entró, pero sólo retrasa.