Вероятность столкновения фотона с фотоном

2 фотона, обладающих достаточной энергией, могут столкнуться и образовать пару электрон-позитрон (которые затем аннигилируют и образуют новую пару фотонов - с меньшей энергией?). Я предполагаю, что это означает, что они не могут столкнуться (просто пройти друг через друга?), если не достаточно энергичны? Как видите, у меня много мелких подвопросов. Мой главный вопрос, однако, таков: какова вероятность столкновения двух фотонов в прозрачном вакуумном контейнере? Я подозреваю, что это будет около нуля, когда речь идет о солнечном свете, но как насчет того, чтобы два высокоэнергетических лазерных луча (исходящих от одного и того же лазера) встретились лоб в одной фокусной точке внутри контейнера?

посмотрите по этой ссылке en.wikipedia.org/wiki/Two-photon_physics
В качестве еще одного подвопроса мне интересно, можно ли как-то объяснить картину полос в общей фокусной точке, рассматривая фотоны как частицы, которые взаимодействуют в точках высокой интенсивности, но не в точках низкой интенсивности?
полосы не имеют ничего общего с взаимодействующими фотонами. Это просто суперпозиция вероятностных амплитуд отдельных фотонов, которая приводит к макроскопическому поведению света. Это не взаимодействие, а суперпозиция сложных полей
Фотоны — это кванты поля. «Они» не летают, как маленькие бильярдные шары, и не сталкиваются вот так. Эксперименты по обнаружению фотонов измеряют квантовые обмены между материей и электромагнитным квантовым полем. Режим высокой интенсивности, при котором электромагнетизм становится нелинейным, еще не был реализован в ускорительных экспериментах. Гамма-коллайдеры находятся в списке пожеланий физиков высоких энергий, но мы еще не совсем там.
классического аналога этому вопросу нет, но рамки квантовой теории поля позволяют изучать такие процессы.
Вам просто нужно использовать лагранжиан Эйлера-Гейзенберга.
@Jens Возможно, представляет интерес physics.stackexchange.com/questions/1361/… ? Я знаю, что был расчет фотон-фотонного рассеяния (называемый «рассеяние света светом» или что-то в этом роде), датируемый 1950-ми годами, который вы могли бы найти, имея доступ к университетской библиотеке. Я сомневаюсь, что газета доступна бесплатно где-либо.

Ответы (2)

Фотоны — элементарные частицы. Вероятность взаимодействия двух фотонов можно рассчитать с помощью диаграмм Фейнмана, вот диаграмма самого низкого порядка для фотонного рассеяния фотонов:

введите описание изображения здесь

Диаграмма Фейнмана (блочная диаграмма) для фотон-фотонного рассеяния, один фотон рассеивается из-за нестационарных флуктуаций заряда другого в вакууме.

Каждая вершина вносит множитель (1/137)^1/2 , константу электромагнитной связи, и ее необходимо возвести в квадрат, поэтому вероятность рассеяния очень мала и пренебрежимо мала для встречи двух световых лучей. (1/137)^2

Сечение увеличивается с энергией, и при энергиях гамма-излучения есть предложения для гамма-гамма-коллайдеров .

Интерференционные картины, наблюдаемые со светом, не означают, что составляющие его фотоны взаимодействуют. Это просто суперпозиция квантово-механических волновых функций, которые создают классическую волну, и паттерны появляются также с одним фотоном за раз .

Вы заявляете:

Еще один момент: даже если фотон представлен некоторым вероятностным облаком, вероятность «ближайшего соседа» двух таких облаков стремится к нулю пропорционально квадрату расстояния, поэтому количество фотонов в единице объема должно быть чрезвычайно большим, чтобы два облака должны находиться на расстоянии «касания» - при условии, что это расстояние находится в диапазоне микрометров или меньше.

Да, расстояние при минимальном сближении также является фактором, определяющим, когда эти два взаимодействия фотонов могут иметь измеримые последствия, и его следует учитывать при разработке экспериментов на коллайдере.

Это знаменитое рассеяние Дельбрюка.

Амплитуды таких процессов легко рассчитать с помощью теории поля. Диаграмма Фейнмана напрямую дает M-матрицу, квадрат амплитуды которой дает плотность вероятности процесса. Также во всем процессе сохраняется импульс 4.

Это верно, но гораздо полезнее, если вы приведете образец диаграммы Фейнмана и объясните, как ее использовать.
Независимо от того, какие ярлыки вы могли бы использовать для фотонов и их взаимодействия, должна быть какая-то минимальная «одновременность» и «расстояние» между ними, чтобы они могли взаимодействовать? Другими словами, если фотон в Майами может взаимодействовать с фотоном в Нью-Йорке, я совершенно потерян.
Еще один момент: даже если фотон представлен некоторым вероятностным облаком, вероятность «ближайшего соседа» двух таких облаков стремится к нулю пропорционально квадрату расстояния, поэтому количество фотонов в единице объема должно быть чрезвычайно большим, чтобы два облака должны находиться на расстоянии «касания» - при условии, что это расстояние находится в диапазоне микрометров или меньше. Извините, если это утомляет экспертов, но мне очень трудно полностью отказаться от некоторой связанности с классическими концепциями.
Вероятность столкновения фотона с фотоном
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v