Импульс и ускорение атома после испускания фотона?

Мое знакомство с этой концепцией было в книге Дэвида Бома «Квантовая теория», где он предполагает (что неудивительно), что вопросы, подобные приведенным выше, не имеют никакого классического аналога ни на каком уровне, и что все они связаны с центральной концепция, которую он подчеркивает в первой главе своей книги.

Его точка зрения состоит в том, что квантовые процессы, однажды начавшись, детерминистичны в том смысле, что их нельзя остановить, повернуть вспять или иным образом обработать каким-либо классическим способом. Я пишу это не как ответ, хотя я думаю, что это единственный ответ, который у нас есть на данный момент, а в надежде, что через 60 с лишним лет, прошедших с момента публикации книги, кто-то может сказать мне, что это или нет, все еще экспериментально проверено.

Испускание фотонов не является мгновенным процессом. Эволюция во времени, скажем, возбужденного атома в полости совершенно непрерывна. Электромагнитное поле начинается в состоянии$|0 \text{ photons}\rangle$, затем становится суперпозицией$|0 \text{ photons}\rangle$и$|1 \text{ photons}\rangle$. Точно так же состояние атома плавно переходит между$|\text{stationary, excited} \rangle$и$|\text{moving, not excited} \rangle$. Все это происходит во временной шкале порядка жизни.$\tau$возбужденного состояния.

Идея о том, что испускание является мгновенным, исходит из классической точки зрения — в классическом случае одновременно может быть ноль фотонов или один фотон, но не оба одновременно, поэтому мы должны переключаться между этими состояниями в какой-то момент времени. Но на самом деле это всего лишь два состояния (квантового) электромагнитного поля, которые можно наложить друг на друга, как и любую другую пару квантовых состояний.

Вот моя точка зрения. Это интуитивно понятно, что фотон не ускоряется, верно. Почему? Потому что, говоря классическим языком, испускание Фотона — это просто флуктуация или изменение электрического поля, скажем так. Вы, должно быть, слышали о том, как фотоны или электромагнитное излучение генерируются ускорением электронов или любой заряженной частицы. Теперь перейдем к атому, у него есть масса, и если вы хотите изменить скорость какого-то объекта, у которого масса покоя не равна нулю, тогда нам нужна сила. Итак, я думаю, что атом ускоряется, но тогда вы спросите меня, какова сила и время удара? Если в идеале я считаю, что высвобождается один фотон, то сила будет обусловлена ​​энергией или взаимодействиями, участвующими в процессе, а время будет точно равно$\dfrac{1}{\nu}$куда$\nu$- частота высвобождаемого фотона. Вместо ускорения лучше рассмотреть импульс,$F\Delta t=\Delta P$Потому что, если время втягивания очень мало, мы вычисляем импульс вместо ускорения, так же, как удар бейсбольной битой по мячу.

Учтите, что в свободном от гравитации пространстве я держал бомбу внутри коробки, и когда я взорвал коробку, она разорвалась пополам и двинулась в противоположном направлении с равным импульсом. То же, что и ваша ситуация с атомом. Здесь мы рассматриваем импульс, а не ускорение коробки.

$Vivek$

Импульс зависит от длины волны (энергии). Время от начала волны до достижения ею верхней фазы будет временем ускорения. Величина ускорения зависит от массы атома.

Что меня беспокоит, так это то, что фотон не ускоряется, он имеет этот импульс сразу при испускании, а это значит, что атом также должен иметь этот импульс (но отрицательный) при испускании фотографии.

Чтобы понять это, я рекомендую вам взглянуть на образование пар и комптоновское рассеяние , или, лучше сказать, на обратное комптоновское рассеяние . Также обратите внимание, что на атомных орбиталях электроны существуют в виде стоячих волн. Мы можем дифрагировать электроны. Из-за волновой природы материи.

Видите, как электрон представлен кружком? Думайте об этом как о фотоне с энергией 511 кэВ, движущемся по кругу. При комптоновском рассеянии вы эффективно «отрезаете» падающий фотон и шлепаете его по одной стороне электрона. Это больше не является вращательно-симметричным, и в результате электрон движется . Он быстро ускоряется. При этом фотон быстро тормозится, но в векторном смысле. Он не меняет скорость, он меняет направление и теряет энергию. Обратный Комптон — это наоборот. Ваш атом чем-то похож, но без начального фотона.

Означает ли это, что атом движется прямо от нулевой скорости до ненулевой скорости без ускорения?

Это означает, что он быстро ускоряется за время, необходимое для того, чтобы «откусить кусочек».