Сколько фотонов может поглотить электрон и почему?

Неограниченно много, потому что число фотонов не сохраняется. Каждый раз, когда вы толкаете электрон классическим полем, вы производите бесконечно много мягких фотонов (если Вселенная плоская на бесконечности) и, наоборот, любое поле дальнего действия, толкающее электрон, имеет в некотором смысле поглощение бесконечного числа мягких фотонов. хотя вы не можете отличить фотоны друг от друга, поэтому вы не можете отличить те, которые были поглощены, от тех, которые были испущены.

Было бы полезно, если бы в вашем профиле было указано образование в области физики или даже возраст.

Я бы порекомендовал просмотреть учебные ресурсы CERN s.

Сколько фотонов может поглотить электрон и почему?

Напоминает "сколько ангелов может танцевать на кончике иглы". :)

Если вы прочитаете приведенные ссылки, вы поймете, что элементарная частица не поглощает фотон, она может взаимодействовать с фотоном, и результат может быть переменным, но всегда будут две частицы на входе и две частицы на выходе из-за сохранения импульса. Возможные результаты взаимодействия фотона с электроном изображаются в виде диаграмм Фейнмана . Один и тот же электрон на своей траектории может взаимодействовать с неограниченным количеством фотонов.

Могут ли все элементарные частицы, способные поглощать фотоны, поглощать одинаковое количество фотонов и почему?

Частицы взаимодействуют, а не поглощают. А взаимодействие с фотонами будет зависеть от констант связи на диаграммах Фейнмана. Если частица не имеет заряда, ее вероятность взаимодействия с фотоном очень мала благодаря диаграммам более высокого порядка, поэтому нет, не все частицы взаимодействуют с фотоном с одинаковой вероятностью.

Если мы увеличим скорость элементарной частицы, увеличим ли мы количество фотонов, которые она может излучать?

Заряженная элементарная частица, взаимодействующая с электрическим или магнитным полем, может излучать фотоны ( тормозное или синхротронное излучение). Чем выше энергия частицы, тем выше вероятность испускания тормозного фотона, поэтому да, чем выше энергия, тем больше фотонов от заряженной частицы, ускоряющейся в магнитном или электрическом поле. Если скорость постоянна, выброса нет.

При постоянной температуре и массе изолированной фундаментальной частицы, которая не движется и не будет двигаться (постоянная скорость и нулевая вибрация), является ли испускание фотона единственным способом потерять энергию?

Температура не имеет значения на уровне частиц. Это кинетическая энергия рассматриваемой частицы. Частица может терять энергию только через взаимодействие с другими частицами/полями. Если он не взаимодействует, он не теряет никакой энергии.

Изменить для уточнения:

Вышеизложенное касается наивного вопроса о количестве фотонов, которые может поглотить электрон, и это число равно нулю для свободных электронов и фотонов континуума: есть взаимодействие, а не поглощение.

Электроны, связанные атомами или молекулами (или даже кристаллами), находятся в квантованном состоянии энергии. Фотон с соответствующей энергией может поднять электрон на более высокий квантованный уровень, после чего он будет поглощен/исчез. В этом случае потенциальной ямы один фотон может быть поглощен системой электрон в потенциальной яме за раз. Может появиться второй фотон подходящей энергии, который снова поднимет его, но это может произойти бесчисленное количество раз, и в конце концов электрон будет свободен, а атом ионизирован. Обычно электрон спускается на более низкий уровень, испуская, возможно, больше фотонов с более низкой энергией по мере своего падения. Определенный связанный электрон может помочь в поглощении фотона системой ограниченное число раз.

Электрон может достичь только максимально возможного энергетического состояния, которое ему разрешено, прежде чем вернуться в исходное энергетическое состояние. В случае элементарной частицы, электрона, энергетические состояния зависят от атома в целом — электрон зависит от ядра.

1. определить невозможно, так как оно варьируется от атома к атому.

2. не обязательно. Обратитесь к пункту 1.

3. Нет. Количество поглощенных и испущенных фотонов зависит от энергетического состояния, а не от скорости.

4. Фундаментальная частица не будет излучать фотоны, поскольку она их не поглощала.

Согласно комптоновскому рассеянию, свободный электрон никогда не сможет поглотить целый фотон. Он должен отдавать минимальную энергию, длина волны которой определяется выражением

лямбда' = лямбда° + 2ч/(м×с)

Где m — масса электрона, а c — скорость света.

Связанный электрон может поглотить полный фотон, как мы видим в фотоэлектрическом эффекте.