Использует ли радио виртуальные фотоны?

В радиосвязи каждый ускоренный электрон в антенне передатчика взаимодействует с электроном в антенне приемника, обмениваясь фотоном.

Всегда ли этот фотон является виртуальным фотоном, как показано на диаграмме ниже, а не «настоящим» фотоном?

введите описание изображения здесь

Насколько я понимаю, фейнмановское определение виртуального фотона в его книге КЭД — это любой обмениваемый фотон, который не появляется ни в начальных, ни в конечных условиях. Следовательно, по его определению, радио работает с использованием виртуальных фотонов.

См. ответы на вопрос Являются ли бозоны W и Z виртуальными или нет? примеры того, как физики путаются со словом «виртуальный».

Ответы (3)

Это проницательный вопрос. Рассмотрим следующее из статьи Википедии « Виртуальная частица »:

Вследствие квантово-механической неопределенности любой объект или процесс, существующий в течение ограниченного времени или в ограниченном объеме, не может иметь точно определенной энергии или импульса. По этой причине виртуальные частицы, которые существуют только временно, поскольку они обмениваются между собой обычными частицами, не обязательно подчиняются соотношению масса-оболочка. Однако чем дольше существует виртуальная частица, тем ближе она соответствует соотношению масса-оболочка. «Виртуальная» частица, существующая сколь угодно долго, — это просто обычная частица.

Однако все частицы имеют конечное время жизни, поскольку они создаются и в конечном итоге уничтожаются некоторыми процессами. Таким образом, нет абсолютного различия между «реальными» и «виртуальными» частицами. На практике время жизни «обычных» частиц намного больше, чем время жизни виртуальных частиц, которые вносят вклад в процессы в физике элементарных частиц, и поэтому полезно проводить различие.

Также рассмотрим это из статьи Википедии « Ближнее и дальнее поле »:

С квантовой точки зрения на электромагнитные взаимодействия эффекты дальнего поля являются проявлениями реальных фотонов, тогда как эффекты ближнего поля возникают из-за смеси реальных и виртуальных фотонов. Виртуальные фотоны, составляющие флуктуации и сигналы ближнего поля, имеют эффекты, которые имеют гораздо меньший радиус действия, чем эффекты реальных фотонов.

Таким образом, на практике все фотоны виртуальны, поскольку имеют конечное время жизни. «Настоящий» фотон — это недостижимый идеал, который представляет собой предел, при котором время жизни достигает бесконечности. Однако становится полезным аппроксимировать фотоны реальными. Это в том же духе, как, скажем, приближение куска железа к твердому телу.
@NowIGetToLearnWhatAHeadIs, см. этот вопрос : физика . -оболочка асимптотична. Конечное время означает, что они действительно являются внутренними линиями на диаграмме и, таким образом, очень немного вне оболочки. Точная S-матрица на оболочке является асимптотической величиной, значимой только в голографическом пределе » .
@AlfredCentauri: «Однако, чем дольше существует виртуальная частица, тем ближе она соответствует соотношению масса-оболочка». Проблема с этой формулировкой заключается в том, что мы смешиваем пространство положений и пространство импульсов. Если мы посмотрим на пропагатор в позиционном пространстве, мы получим (очень грубо) Д ( Икс ) ∼ 1 Икс 2 . Таким образом, основной вклад в амплитуды приходится на Икс 2 знак равно 0 . Но особого ограничения на разницу во времени здесь нет. Икс о . Это лишь указывает на то, что основной вклад приходится на Икс → 2 − ( Икс о ) 2 ∼ 0

На самом деле здесь возникает вопрос: «Когда фотоны не виртуальны?». Как объясняется в этой статье :

Виртуальная частица — это частица, позаимствовавшая энергию у вакуума, ненадолго возникшая буквально из ничего. Виртуальные частицы должны быстро вернуть заимствованную энергию, исчезнув из существования в масштабе времени, установленном принципом неопределенности Вернера Гейзенберга.

Итак, чтобы ответить на ваш вопрос: фотон, которым обмениваются на больших расстояниях, находится за пределами шкалы принципа неопределенности, поэтому фотон, которым обмениваются два электрона, реален. Также см.: http://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_particle#Actual_and_virtual_particles_compared

Радио и тому подобное лучше всего описываются квантовой механикой в ​​терминах когерентных состояний электромагнитного поля. Эти состояния не имеют определенного «количества фотонов», а скорее похожи на бесконечную мешанину состояний гармонического осциллятора, которые ведут себя больше всего как классический электромагнетизм.

Использует ли радио виртуальные фотоны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v