Правда ли, что любая система ускоряющих зарядов будет излучать?

Недавно учитель физики сказал мне, что «любая система зарядов, в которой хотя бы часть зарядов совершает какое-то ускоренное движение, будет излучать и терять энергию». Имеется в виду классическая электродинамика (в квантовую механику не вхожу), то есть это утверждение должно быть либо доказуемо, либо опровергаемо из уравнений Максвелла. Я попытался придумать простую систему обвинений, которая опровергла бы это утверждение, поскольку я интуитивно думаю, что это неправда, но не придумал ни одной. Единственный пример, который я мог придумать, — это положительный заряд, находящийся поверх отрицательного заряда, так что суммарный заряд равен нулю. Как бы они ни двигались, очевидно, что радиации не будет. Но мои учителя не приняли этот тривиальный пример.

Итак, мой вопрос заключается в том, верно это утверждение или нет, плюс доказательство или контрпример некоторых зарядов, совершающих ускоренное движение без излучения.

Любая цепь постоянного тока является контрпримером. Этот вопрос довольно близок к этому: physics.stackexchange.com/q/13361 .

Ответы (3)

Утверждение, что ускоренные заряды должны излучать, просто ложно. Есть очень много простых ситуаций, в которых они действуют, но в целом все следует рассматривать в каждом конкретном случае; нет простого эмпирического правила вроде «ускорение приводит к излучению».

Самый простой способ увидеть это — рассмотреть провод, по которому течет постоянный ток. Эта ситуация является магнитостатической, с хорошо понятным электромагнитным полем, заданным законом Био-Савара... в котором банально отсутствует какое-либо излучение, поскольку поле постоянно. Это не зависит от формы провода, и все же, если провод не прямой, заряды внутри него должны ускориться в какой-то точке.

Более экзотичным может быть равномерно вращающееся кольцо заряда. И плотность заряда, и плотность тока будут постоянными и будут создавать постоянные электрические и магнитные поля. Это можно экспериментально реализовать с помощью тороидальных сверхпроводников.

Вы имеете ввиду вращение вокруг оси кольца перпендикулярно плоскости кольца. Это верно, но чтобы не излучать, заряд должен быть равномерно распределен, а кольцо должно быть идеальной формы.
Сверхпроводящее кольцо не обязательно должно иметь идеальную форму, чтобы нести постоянный ток. Конечным результатом по-прежнему является вращающийся заряд без излучения циклотронного типа.
Неподвижное кольцо, сверхпроводящее или нет, может быть любой формы, но вращающееся кольцо должно быть идеальным.
Вы путаете ускорение сверхпроводника и ускорение заряда внутри него.
ничего не путаю.
Значит, кольцо электронов, движущихся по петле с релятивистскими скоростями, не будет излучать?
Если вы сохраняете плотность заряда и ток постоянными, не может быть излучения, будь то в контексте нерелятивистской электродинамики или полностью ковариантных уравнений Максвелла. Я отредактирую некоторые детали, которые могут также касаться Владимира (не совсем уверен, что он имеет в виду).
@StanLiou, если вы сохраните постоянный ток, ускорение не будет. Так что, конечно, не было бы радиации.
@StanLiou Заряды в накопительном кольце ускорителя частиц представляют собой (я полагаю, постоянный) круговой ток и действительно излучают - часто это даже является их основной целью (например, PETRA III). В чем принципиальная разница между кольцом, по которому течет постоянный ток, и электронами, движущимися по круговой траектории луча?
@ahemmetter ЭМ-излучение и сила реакции излучения на каждом элементе кольца постоянного тока точно компенсируются ЭМ-излучением всех других элементов кольца. Вы никогда точно не получите этого с равноудаленными дискретными зарядами, циркулирующими по кольцу, хотя оно будет приближаться к этому по мере увеличения числа дискретных зарядов.

Я попытался придумать простую систему обвинений, которая опровергла бы это утверждение, так как я интуитивно думаю, что оно неверно, но не придумал ни одного

Простейшей системой является атом водорода, состоящий из протона и электрона. Эта система не излучает, если вы ускоряете ее.

Почему бы ему не излучать? Такой ответ без объяснения причин совершенно бесполезен, особенно в этом случае, когда я также совершенно уверен, что ответ совершенно неверен. Атом водорода фактически является диполем, а диполь излучает при ускорении, см. physics.stackexchange.com/a/407353/130040 .

Учитель ошибается. Простейшим контрпримером является релятивистская задача двух тел, решенная в A. Schild, Phys. Rev., 131, 2762 (1963).

В статье Шильда используется «симметричная во времени» форма E&M Фоккера-Тетрода, которая не эквивалентна стандартной теории E&M. В этой «симметричной во времени» теории используется среднее значение запаздывающих и опережающих полей. Это подавляет излучение ускоряющих зарядов, но несовместимо с причинно-следственной связью. Уилер и Фейнман восстановили причинность в своей теории «поглотителя» посредством действия удаленной поглощающей среды. Ссылки находятся в статье Шильда.
Правда ли, что любая система ускоряющих зарядов будет излучать?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v