Energía del electrón girando en un campo magnético.

Cuando un electrón viaja en círculos en un campo magnético uniforme, debe perder energía porque todas las cargas aceleradas irradian y, por lo tanto, debe descender en espiral hacia el centro. ¿Esta energía es compensada por el campo magnético? ¿O adónde va esta energía?

¿Espiral? ¿cómo exactamente? ¿Está haciendo un movimiento helicoidal ? Si no, publique un diagrama.
movimiento en espiral. movimiento en espiral o movimiento helicoidal cualquiera que sea, se acelera y libera energía.
Si es un movimiento helicoidal, no liberará energía, incluso si se acelera, al igual que los electrones que giran alrededor de un núcleo no liberan energía.
El electrón que se mueve en un campo magnético no es como el electrón en los átomos. De acuerdo con la mecánica cuántica, los electrones que están unidos a un átomo son ondas estacionarias que engullen y rodean completamente el núcleo. No liberará la energía...

Respuestas (2)

Tienes razón. Un electrón en un campo magnético uniforme viajará en círculos (o en una hélice, hasta un cambio en el marco de referencia), pero esto significa que es una carga acelerada y por lo tanto debe radiar y perder energía. Esta radiación se conoce como radiación de sincrotrón y es un problema de diseño importante para los aceleradores de partículas. (De hecho, es la razón de una tendencia reciente de volver a los aceleradores lineales, que son menos eficientes ya que cada etapa de aceleración solo funciona una vez por partícula, pero no están sujetos a esto). También se puede aprovechar para hacer luz de sincrotrón . fuentes , y con un poco de trabajo extra uno puede construir un láser de electrones libres usando ese principio.

En resumen, entonces, el electrón descenderá en espiral hacia el centro y perderá toda su energía cinética como radiación electromagnética.

(Para los que tienen una mentalidad más mecánica cuántica, ahora que los estados propios de Landau se han unido a la refriega, esto significa que todos los estados de Landau excitados tendrán que decaer a través del acoplamiento radiativo al estado fundamental con un momento angular cero. Una vez allí, sin embargo, el principio de incertidumbre se activa. y evita que el electrón se localice en radios más pequeños que la longitud característica del oscilador armónico

X 0 = ℏ ω C metro = ℏ mi B metro
correspondiente a la frecuencia del ciclotrón ω C = mi B / metro .)

Gracias, pero no entiendo qué impide que el electrón se detenga después de mucho tiempo, si el electrón está circulando en un campo magnético durante mucho tiempo.
@albedo El electrón entrará en espiral en el centro del círculo (lentamente si no es relativista). Sin embargo, al final no estará perfectamente localizado en el centro, ya que eso está prohibido por el Principio de Incertidumbre. En su lugar, tendrá una función de onda gaussiana de tamaño característico σ X = X 0 . (Este X 0 se elige de modo que la incertidumbre mínima del momento σ pag = pag 0 = ℏ / σ X hará el círculo de electrones con un radio de orden X 0 .)
Entonces, si de alguna manera inyectamos un grupo de electrones perpendicular al campo magnético, este grupo de electrones perderá energía continuamente. ¿Se moverá en espiral y finalmente obtendremos una gran cantidad de electrones casi concentrados en algún punto del campo magnético?
Sí. Sin embargo, para un grupo de electrones real, la carga espacial (repulsión entre los diferentes electrones) evitará esto.

Creo que la pregunta está algo relacionada con el nivel de energía de Landau (un electrón en un campo magnético uniforme).

¿Podría aclarar y elaborar?
Energía del electrón girando en un campo magnético.
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