Почему/как электрон излучает фотон при торможении?

Этот ответ отчасти является попыткой продемонстрировать, как часто вы можете применять очень разные точки зрения к одному и тому же вопросу физики.

В своей докторской диссертации Ричард Фейнман задал этот вопрос: «Почему электрон отскакивает, когда испускает фотон?» Он задал этот вопрос с довольно своеобразной точки зрения, предполагая, что поля не существуют, а частицы взаимодействуют только напрямую».

Ваш вопрос просто меняет порядок причинно-следственной связи: «Почему электрон испускает фотон, когда он отскакивает (замедляется)?»

Итак, ответ из тезиса Фейнмана прекрасно подходит к вашему вопросу. Детали ответа Фейнмана были неверны в одном пункте, где Фейнман предположил, что электрон не может взаимодействовать сам с собой. @RonMaimon указал на это здесь, в Physics.SE , но также и на то, почему это не подрывает основной ответ Фейнмана.

Итак, каким бы был ответ Фейнмана на ваш вопрос, вероятно, был бы таким: электрон излучает обычный фотон в ответ на удар фотоном в обратном времени («опережающим»), который путешествовал назад во времени из какого-то момента в будущем. «Некоторый момент в будущем» может варьироваться от фемтосекунд (или меньше) до миллиардов лет в будущем. Реальный фотон, испускаемый в ответ на вызывающий отдачу фотон, обращенный назад во времени, движется по классической траектории времени как нормальный или «запаздывающий» фотон (нет, я этого не выдумал) и в конце концов попадает в тот же самый цель, испустившая продвинутый фотон когда-то в будущем.

Усовершенствованные фотонные решения, между прочим, были вторым набором решений уравнений Максвелла, которые традиционно просто игнорировались как не относящиеся к делу по очевидным причинам. Ситуация изменилась, когда Джон Арчибальд Уиллер , научный руководитель Фейнмана, предложил их в качестве возможного решения кажущейся безнадежной попытки Фейнмана создать непротиворечивую теорию того, как частицы могут взаимодействовать «напрямую» (что бы это ни значило на самом деле), без использования каких-либо промежуточных классических полей.

Хотя я понимаю, что это, вероятно, не тот тип ответа, которого вы ожидали, успех математической структуры КЭД показывает, что в качестве ответа он одновременно непротиворечив и правильно предсказывает. Он просто подходит к вопросу больше с точки зрения квантовой теории, чем с точки зрения специальной теории относительности.

Итак, резюмируя: (Я всегда хотел использовать это слово один раз [только] в своей жизни!)

Электроны испускают обычные фотоны, когда они отскакивают в ответ на удар «продвинутого» фотона, который путешествовал назад во времени. Однажды испущенный, обычный или «запаздывающий» фотон путешествует вместе с остальными из нас через обычное классическое время, пока не завершит кругооборот — возможно, быстро, возможно, даже очень медленно, — столкнувшись с тем же самым электроном, который был источником в будущем. продвинутый фотон.

Приложение 2012-06-13.20:40 EDT - В ответ на хороший комментарий о причинно-следственной связи:

Удивительно, но причинно-следственная связь во всем этом сохраняется, что доказано в серии статей Фейнмана и Уилера. И это в основном говорит о том, что наше понятие «сейчас» на самом деле немного сложнее, чем мы обычно думаем.

Точнее говоря, квантовые частицы, внедренные в обычную термодинамическую материю, требуют большей длины интегрирования в то, что мы считаем прошлым и будущим, и эти расширения действительно могут быть очень длинными. Мне нравится думать об этой изменчивой «зубчатости» квантовых частиц, встроенных в обычную термодинамическую материю, как о «рваном крае настоящего » , но это всего лишь моя личная визуализация… та, которую автор книги и некоторые голливудские люди, должно быть, имели много раз. лет до того, как я это сделал . Но если оставить в стороне ряды временных зубов, все, что я имею в виду под этой забавной визуализацией, это то, что временные расстояния, по которым должны интегрироваться интегралы по траекториям, увеличиваются по мере того, как частицы остаются квантовыми в течение более длительных периодов времени.

Это ответ маханием рукой.

Вы спросите в комментариях: я вижу, что эта частица получает/теряет энергию, но нет ли других способов сделать это ?

Внизу, в мире частиц, все квантово-механическое, и единственное, что существует, — это частицы стандартной модели, которые иногда могут действовать как волны в соответствии со строгими правилами КМ.

Каковы возможные взаимодействия электрона? Слабый и электромагнитный. Слабый на порядки слабее электромагнитного (отсюда и название) и им можно пренебречь.

Таким образом, любое измеримое взаимодействие, которое может иметь электрон, должно быть электромагнитным. В микрокосмическом измерении любое получение или потеря энергии должно проходить через фотоны.

Заряженные частицы постоянно связаны с электромагнитным полем, это экспериментальный факт и очень существенная особенность зарядов. Как и любая связанная (составная) система, система (электрон + ЭДС) имеет свои переменные центра масс и переменные "относительного движения" (или "внутреннего"). Как правило, когда вы воздействуете на один из компонентов сложной системы, вы передаете энергию ее центру масс и внутренним переменным, причем обе энергии суммируются. Так же, как удар по мячу - вы толкаете его как единое целое и заставляете его вибрировать "внутри" (вы также возбуждаете "динамику формы").

Я думаю, что когда вы воздействуете на электрон, прежнее состояние «относительного движения» составной системы (электрон + ЭДС) нарушается, и наблюдается релаксация этого возмущения в виде электромагнитных волн.

Аааа... посмотрим!

Любой электрон, который меняет скорость или направление, излучает синий свет. Когда электрон переходит на разностные уровни валентности, он излучает синий и белый свет.

Чтобы электрон изменил скорость или направление, он должен взаимодействовать с другими частицами или другими ЭДС. Если электрон вращается вокруг атома, он будет вести себя в соответствии с теорией излучения черного тела. Если это свободный электрон, то он может сохранять более широкие энергетические полосы или поглощать энергию по-другому, чем если бы это было в модели с ограничением уровня валентности, и если он свободен, он никогда не будет равномерно поглощать и излучать из-за столкновения угла взаимодействия частиц и напряженности внешнего поля и начального скорость каждого электрона будет разной. Валентным электронам требуются определенные фотоны, чтобы перепрыгивать валентные уровни. Таким образом, свободный электрон может быть горячее, быстрее при поглощении, холоднее и медленнее при переизлучении. Так что электрон сам не создает фотоны. Он поглощает, отклоняет, передает энергии, которые уже даны ему из внешнего источника.

В состоянии покоя и холода электрон не испускает фотонов, потому что он не поглощает энергию и не меняет свое энергетическое состояние. Чтобы электрон двигался, что-то должно его ударить.

Источник света при изменении направления связан с ЭДС, переносимой электронами. Значит, тогда любой фотон, исходящий от электрона, не является фотоном электрона, ему были даны добавочные энергии за счет нагрева, поглощения и ускорения скоростей.

Чтобы что-то изменило скорость или направление, оно должно отдать свой импульс, а поскольку у электронов очень мало массы, большая часть энергии создается температурой и скоростью, любое из которых должно измениться, вызовет излучение света.