Si la probabilidad de que un punto (fotón) choque con otro punto (electrón) es cero, ¿por qué chocan? Para tener una probabilidad mayor que cero casi uno de ellos debería no ser un punto. Corrígeme, por favor, si me equivoco.
Respuestas
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Febry Ghaisani
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En las presentaciones populares de la física de partículas se suele decir que los fotones y los electrones son "partículas puntuales", mientras que los protones y otras entidades compuestas no lo son. Sin embargo, llamar a un fotón o a un electrón "partícula puntual" es bastante engañoso, a no ser que se añada inmediatamente que estamos tratando con la física cuántica y que una "partícula" física cuántica siempre está repartida en algún rango de posición y momento.
Cuando se ven los diagramas de Feynman, parece mucho que una pequeña cosa puntual viene y absorbe o emite otra pequeña cosa puntual en un vértice del diagrama, pero esto es incorrecto. Las líneas del diagrama suelen representar estados de momento y energía bien definidos, lo que significa que la posición de cada entidad (por ejemplo, el electrón o el fotón) está totalmente repartida, por lo que estos estados están tan lejos de ser "puntuales" como podrían serlo.
En la práctica, lo que ocurre es que se tienen estados intermedios: ni completamente dispersos, ni completamente concentrados en un punto. Estos estados se llaman paquetes de ondas.
El ejemplo básico de un fotón que interactúa con un electrón es el proceso llamado efecto Compton. Si el fotón y el electrón entrantes estuvieran enfocados de tal manera que sus paquetes de ondas nunca se superpusieran, ¡no interactuarían! El efecto Compton se observa cuando los paquetes de ondas se superponen.
Casey
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43
El fotón interactúa con el electrón, pero no colisiona con él.
Se puede pensar que un electrón tiene una nube de partículas virtuales, que son básicamente excitaciones en el campo EM cuántico. Los cuantos de este campo se llaman fotones
Tomemos, por ejemplo, esta sencilla interacción entre 2 electrones:
Como se muestra con un Diagrama de Feynman .
Explicación del diagrama
Las 2 líneas sólidas externas a cada lado del diagrama son los electrones y la línea interna en el centro del diagrama (la línea ondulada) es el fotón virtual. Este fotón se intercambia entre los dos electrones. Esto puede considerarse como un intercambio de momento entre los electrones.
Respuesta
Como toda partícula con carga eléctrica tiene una nube de fotones virtuales, el fotón que se intercambia entre las partículas es absorbido por la nube de partículas virtuales de la partícula hacia la que se propaga.
Y como el campo EM no está en una posición fija o en un punto, sino que es un campo que se expande desde el electrón por todo el espaciotiempo. El fotón interactúa con este campo y no con la propia elección. Por lo tanto, el fotón intercambiado es absorbido por este campo y las partículas siguen su camino, alejándose unas de otras (en este caso).
Todo este proceso se puede calcular matemáticamente con el Matriz S o utilizando las reglas de Feynman si quieres trabajar de forma inteligente.
Fernando Briano
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3704
Para tener una probabilidad mayor que cero casi uno de ellos no debe ser un punto.
En la mecánica clásica, cuando se modelan las partículas cargadas como partículas puntuales, siendo su centro de masa (CM) el punto, y la trayectoria del CM de una partícula apunta al CM de la otra, habrá una interacción que intercambiará los momentos y cambiará la ubicación (x,y,z) de ambas partículas, debido a la fuerza de Coulomb entre ellas. La probabilidad de interacción depende de las condiciones iniciales, la probabilidad de una colisión frontal depende del volumen de la masa de cada partícula.
Su desconcierto pertenece a este marco clásico.
La teoría de la mecánica cuántica se desarrolló cuando se descubrió experimentalmente y en la observación que las teorías clásicas no eran suficientes para modelar los datos y, lo que es importante, ser predictivas de los nuevos. El principal impulso para una nueva teoría vino del efecto fotoeléctrico, la radiación del cuerpo negro y los espectros de los átomos. Se empezó con lo que ahora se llama primera cuantización (FQ), las ecuaciones de onda que modelaban y predecían los espectros de los átomos (Schrodinger, Dirac) , imponiendo a las soluciones de la ecuación de onda postula, axiomas adicionales, con el fin de recoger las soluciones que modelan los datos. Las soluciones, interpretadas como la probabilidad de que una partícula se mida en (x,y,z,t) coincidían con todas las observaciones.
Luego se acumularon datos en la dispersión de partículas de mayor energía, superiores a las energías de voltios de los electrones de las observaciones atómicas, y fue necesario ampliar la teoría a lo que se llama segunda cuantificación (SQ) , que es el nivel de cálculos con diagramas de Feynman. SQ mantiene los postulados de FQ La QFT para las partículas puntuales de la física de partículas es la Modelo estándar ( SM), allí se supone que las partículas de la tabla son partículas de punto cero, axiomáticamente.
Las otras respuestas a esta pregunta se dan dentro de esta teoría de SQ, que ha tenido mucho éxito tanto en la modelización como en las predicciones.
De la misma manera que en la mecánica clásica las partículas se tratan como puntos con una masa alrededor de su CM, en el SM las partículas se tratan como puntos con un campo alrededor. Resulta que es un campo descrito en el espacio de probabilidad, es decir, que hay que hacer muchas mediciones en un determinado (x,y,z,t) con las mismas condiciones de contorno para ver las predicciones del modelo, pero funciona. Porque el modelo es exitoso describimos las partículas elementales como partículas puntuales .
