¿Cómo depende la radiación EM del marco de referencia?

En relatividad especial, el magnetismo es electrostática en un marco de referencia diferente. Así es como explicamos el campo magnético producido por cargas en movimiento (también conocidas como corrientes). Las cargas que se mueven producen ondas electromagnéticas, debido a efectos similares (velocidad de la luz, propagación de efectos, etc.).

Entonces, si tenemos una carga estática en un marco de referencia, ¿irradia ondas electromagnéticas en otro marco de referencia que está en movimiento relativo a él?

En otras palabras: ¿es posible colocar una carga eléctrica estática (produciendo solo un campo electrostático) por ejemplo en la luna, sin que la radiación EM sea detectable si uno está al lado , pero sí detectable a larga distancia por un objeto? que se mueve con respecto a ella?

Sólo irradian cargas aceleradas . Las cargas que se mueven a velocidad constante no irradian.
@JohnRennie, pero ¿y si una nave espacial está acelerando entonces? Además, ¿un punto en una esfera giratoria no tiene una velocidad no constante en comparación con un punto similar en otra esfera que también gira?
La nave espacial puede hacer lo que quiera. Si la carga no se acelera, no irradiará. En la relatividad especial, la aceleración es absoluta, por lo que no hay ambigüedad sobre si la nave espacial o la carga están acelerando. En la relatividad general la cuestión es bastante más difícil.
@JohnRennie No sabía que la aceleración se trata de manera diferente en la relatividad especial frente a la general. Tampoco estoy seguro de que cambiaría el resultado de la pregunta.
Si despegas en un cohete, sabes que estás acelerando porque puedes sentir las fuerzas g. Sin embargo, si saltas de la ISS y caes a la Tierra, no sentirás aceleración aunque, visto desde la Tierra, estés acelerando. Así que tenemos dos casos en los que estás acelerando pero son fundamentalmente diferentes. La pregunta es si un electrón se acelera al caer en un campo gravitatorio y no estoy seguro de que nadie sepa la respuesta.
@JohnRennie ¿No hay nada que esperaríamos que sucediera si acelerara mientras cae en un campo gravitacional, pero no lo hace?
Para obtener más información sobre el último comentario de JohnRennie, consulte esta publicación de Physics.SE y esta publicación de Physics.SE .
@KyleKanos Gracias, parece que responden a la pregunta. ¿Debo marcar esto como un duplicado de esos o que las respuestas ya están allí? Siento que esto todavía sirve como una versión diferente de la misma pregunta y puede ser útil.
No creo que el tuyo sea un duplicado de ninguno de esos.

Respuestas (1)

Si entiendo correctamente, está preguntando qué tan dependiente del observador es la radiación electromagnética.

Lo primero es que las cargas aceleradas no uniformemente se describen en un marco inercial por la fórmula de Larmor y la fuerza de Abrahm-Lorentz que tienen en cuenta el campo radiado y el retroceso de la partícula.

Ahora, en la relatividad especial y la mecánica newtoniana, la aceleración es un concepto independiente del observador. Por ejemplo, en relatividad especial, la aceleración se entiende con respecto al espaciotiempo plano no dinámico (espaciotiempo de Minkowski). En la mecánica newtoniana con respecto al espacio y el tiempo newtonianos. Este último marco es el contexto donde se aplica la descripción anterior de una partícula acelerada.

Entonces, si esas teorías fueran cómo se describe completamente el mundo, la radiación solo depende de la aceleración absoluta de la carga que es independiente de los observadores.

Sin embargo, en el mundo real sabemos que al menos se deben considerar GR y QFT para una descripción más completa. ¿Cambia el panorama cuando se tienen en cuenta estas teorías?

Si agregamos QFT y permitimos que el fondo sea curvo pero aún estático. La respuesta es sí y viene dada por el efecto Unruh . Los observadores detectan los baños termales en función de su estado de movimiento.

Si agregamos GR pero nos quedamos con una descripción clásica de electromagnetismo, entonces no hay una respuesta definitiva. El problema surge por varias razones. Primero, no sabemos cómo resolver la ecuación de Einstein con fuentes de partículas puntuales. La segunda es que en GR se supone la equivalencia física completa del campo gravitatorio y una aceleración correspondiente del sistema de referencia. Si la respuesta a la aceleración uniforme es sí, entonces las cargas estáticas en un campo gravitacional uniforme deben radiar o el principio de equivalencia es incorrecto.

Además, como se señaló en esta respuesta, la descripción de una partícula de carga uniformemente acelerada no se resuelve ni siquiera al nivel del electromagnetismo clásico en el espacio-tiempo de Minkowswki. La dificultad está en saber cómo explicar correctamente la influencia de una partícula cargada sobre sí misma.

El material sobre el efecto Unruh no es relevante. Esta es una pregunta clásica con una respuesta clásica.
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