Hace perder energía en tránsito?

Question

Considere la posibilidad de un fotón es una de partículas energéticas y por lo tanto tiene un campo gravitacional. Cuando un fotón pasa una molécula o partícula de polvo en el espacio que se tire el polvo hacia ella y deformar el polvo. Esta perderá energía en la normal de Newton manera, y la energía es suministrada por el fotón.

Suponiendo que la velocidad de la luz es constante, esto implica que el fotón será de menor energía y por lo tanto rojo-cambiar a lo largo de su viaje, simplemente como consecuencia de las interacciones con los objetos de cerca. Es el efecto real y/o medibles?

Answer 1

Sí, el efecto es real, al menos potencialmente, pero no, no es medible.

Como un aparte, el desplazamiento al rojo de la luz por su interacción gravitatoria con (homogéneo e isotrópico) polvo es exactamente lo que la métrica FLRW predice, pero esto claramente no es lo que la cuestión de los medios.

El campo gravitacional de un haz de luz que se calcula en el papel En el Campo Gravitatorio Producido por la Luz, por Tolman, Ehrenfest y Podolsky (el enlace es de un 1.5 MB PDF). Una prueba de partículas siente una fuerza normal a la de un rayo de luz (no hay fuerza paralela a la de los rayos de luz), por lo que algunos de la luz, la energía se transfiere a la prueba de la partícula. En principio, cuando un rayo de luz pasa de una partícula de polvo que tendríamos algo como esto:

Algo de la luz que la energía se transfiere a las partículas y sería rojo desplazado como consecuencia de ello. El cambio es demasiado pequeño nunca ser medibles, pero en principio estaría allí.

Sin embargo esto no es probable que suceda fuera de un laboratorio de física. Por la luz de las estrellas brillando a través de una nube de polvo en la interacción en realidad iba a ser así:

porque la luz es simétrica aound la partícula de polvo de la partícula no siente la fuerza neta y no está acelerado. Por lo tanto, no se transfiere la energía y la luz no es rojo desplazado. Como resultado, no hay ningún desplazamiento al rojo cosmológico debido interacciones gravitacionales con el polvo.