El impulso y la aceleración de un átomo después de la emisión de un fotón?

Question

Soy de segundo año de estudiante de física y hemos estado hablando de la luz y el hecho de que lleva el impulso. He estado pensando acerca de una situación en la que hay un átomo excitado que tiene un electrón en un nivel de alta energía. Cuando el electrón salta a un nivel de energía más bajo, la liberación de un fotón. Este fotón tiene un momento y de acuerdo a la conservación del momento, el átomo debe de ganar la misma cantidad de momentum en la dirección opuesta. Entiendo que la luz se libera y de inmediato se está moviendo en c, con el impulso p = h/λ. Esto significa que el impulso del átomo debe ser mv=-h/λ.

Lo que me molesta, es que el fotón no se acelera, se tiene este impulso de inmediato cuando se emite, lo que significa que el átomo debe tener también este impulso (pero negativo) cuando la foto se emite. Esto significa que el átomo va directamente desde 0 la velocidad a un valor distinto de cero de la velocidad sin acelerar? O es algo más que yo no sé?

Answer 1

Mi introducción a este concepto fue David Bohm del libro "Teoría Cuántica", en donde se sugiere (no es de extrañar) que cuestiones como la de arriba no tiene ningún clásico analógico en cualquier nivel, y que esto es debido a que todos ellos están vinculados con el concepto central que se destaca en el primer capítulo de su libro.

Su punto es que los procesos cuánticos, una vez comenzado, son deterministas en el sentido de que no puede ser detenido o revertido, o tratar de cualquier manera clásica. Escribo esto, no como una respuesta, aunque creo que no es la única respuesta que tenemos actualmente, pero con la esperanza de que en los más de 60 años desde la publicación del libro, alguien me puede decir que este es, o no es, todavía verificado experimentalmente.

Answer 2

Lo que me molesta, es que el fotón no se acelera, se tiene este impulso de inmediato cuando se emite, lo que significa que el átomo debe tener también este impulso (pero negativo) cuando la foto se emite.

Para entender esto te recomiendo que le eches un vistazo a la par de la producción y dispersión de Compton, o debería decir inversa dispersión de Compton. También tenga en cuenta que a atómicos orbitales de los electrones existen como ondas estacionarias. Nos puede causar la difracción de los electrones. Debido a la naturaleza de la onda de materia.

Ver cómo el electrón está representado por un círculo? Piense en ello como un 511keV fotón va alrededor y alrededor. En la dispersión de Compton que efectivamente "tomar una rebanada" del fotón incidente y póngalo a un lado de la electrónica. Esto ya no es rotacionalmente simétricas, y como resultado, el electrón se mueve. Es acelerado. Mientras tanto, el fotón es rápidamente se desaceleró, pero en el vector de sentido. No cambia de velocidad, cambios de dirección y pierde energía. A la inversa Compton es esta en reversa. Su átomo es algo similar, pero sin inicial de fotones.

Esto significa que el átomo va directamente desde 0 la velocidad a un valor distinto de cero de la velocidad sin acelerar?

Esto significa que acelera rápidamente, en el tiempo que se necesita para "tomar una rebanada".