Supongamos que un electrón con espín hacia arriba emite un fotón en el campo de un ion ( bremsstrahlung ). ¿Cuál es el espín del fotón emitido? ¿Es correcto decir que el fotón está polarizado circularmente si el espín del electrón gira hacia abajo y polarizado linealmente si permanece hacia arriba?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Jonas Pegerfalk
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El momento angular total siempre se conserva. Si no hay nada más que cambie (como el momento angular orbital del electrón alrededor del ion), entonces lo que has dicho suena correcto, despreciando detalles como la dirección de propagación de la luz frente al eje de cuantización del espín. Pero en general, HABRÁ también otras cosas (como el momento angular orbital antes mencionado, etc. etc.).
Philippe Gerber
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El espín del fotón es siempre 1 ya que es una partícula de espín 1. Si preguntas por la proyección del espín en alguna dirección en el sistema de referencia del centro de masa, entonces no tiene sentido (porque el fotón no tiene masa). En su lugar, uno necesita proyectar en la dirección del movimiento (formando un producto escalar del operador de espín con el momento) y esto se llama helicidad.
Ahora bien, por conservación del momento angular debe darse siempre el caso de que el espín del electrón se invierta en primer orden (porque $1/2 = -1/2 + 1$ es la única solución posible) y eso significa que el fotón está polarizado circularmente. En el segundo orden, podría permanecer igual si emitieras dos fotones con helicidades opuestas uno tras otro.
Así que en realidad se puede medir la proyección del espín del electrón midiendo la polarización del fotón (que debería ser circular). Sin embargo, si este experimento se realiza sobre la muestra que tiene electrones en ambos estados, entonces hay que calcular el promedio y se obtienen fotones (circularmente) no polarizados.
