Cuando un electrón pierde energía y emite un fotón, ¿qué determina la dirección en la que viajará este fotón recién creado? El electrón, al ser una entidad puntual, no tiene estructura física interna, ¿así que estoy asumiendo que el movimiento del fotón se hereda del movimiento del electrón en el instante en que se emitió el fotón?
Respuestas
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Fernando Briano
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Los electrones y los fotones son entidades cuánticas y siguen las soluciones de las ecuaciones mecánicas cuánticas apropiadas.
Cuando un electrón pierde energía y emite un fotón,
La "pérdida de energía" ya describe una interacción: se llama bremsstrahlung
¿Qué determina la dirección en la que viajará este fotón recién creado?
El cálculo de estos diagramas de Feynman
dará la distribución de probabilidad que los fotones tendrán que obedecer. Recuerda que en la mecánica cuántica son las distribuciones de probabilidad las que están estrictamente determinadas. Los eventos individuales se ajustan a esa distribución.
¿El electrón, al ser una entidad puntual, no tiene estructura física interna, por lo que asumo que el movimiento del fotón se hereda del movimiento del electrón en el instante en que se emitió el fotón?
No, es aleatorio, PERO obedeciendo la conservación de energía y momento lineal Y la acumulación de estos eventos tiene que seguir la distribución de probabilidad calculable. Si la distribución de probabilidad está en dirección del electrón entrante, una muestra de un evento seguramente caerá en esa región, pero existe la probabilidad de que pueda tener un ángulo mayor. Por lo tanto, dependerá de las condiciones asumidas. El "núcleo" en el diagrama puede ser simplemente un campo eléctrico o magnético.
En este artículo se hacen los cálculos para electrones y positrones de alta energía en tormentas, para estimar la emisión de gamma (fotones de alta energía).
Entonces, la distribución de probabilidad para efectos angulares tiene una tendencia hacia el electrón entrante, pero hay una probabilidad apreciable con ángulos más grandes, en la solución de este problema específico.
flippiefanus
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Quizás sea necesario proporcionar algún contexto. El OP no especifica si se trata de un electrón libre o un electrón ligado. Si el electrón está ligado en un átomo, entonces la radiación espontánea de un fotón ocurriría cuando el electrón se mueve de un estado excitado a un estado fundamental, por ejemplo. En tal caso, la dirección de la emisión del fotón es completamente aleatoria. Simplemente ocurre porque el estado excitado es inestable y no hay forma de predecir la dirección.
Otro escenario es el efecto Compton. Aquí un fotón es absorbido primero por el electrón y luego otro fotón es radiado por el electrón. Si se ignorara la absorción del primer fotón, se podría pensar que el electrón simplemente emitió un fotón espontáneamente. Sin embargo, ninguno de estos dos eventos se puede considerar de forma aislada, porque ninguno de ellos puede conservar energía-momento en general. Por lo tanto, se necesitaría considerar todo el proceso. En ese caso, la dirección de la emisión está gobernada por la condición del fotón y el electrón inicial antes de la absorción del primer fotón. Se puede calcular la distribución de probabilidad para todas las posibles direcciones en las que el último fotón puede ser radiado.
Hay muchos otros escenarios, sin embargo, todos se pueden considerar de una manera similar a estos dos escenarios.
nat
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Es mejor que pienses en términos de ondas 3D, el electrón tiene un campo eléctrico, cuando se mueve crea una onda especial en forma 3D relacionada con la dirección de la oscilación (forma aquí). Esa onda 3D es radiación de luz/EM, y obtendrás un fotón donde se atrapa la luz.
