¿Cómo se desintegran los fotones en los superconductores?

Si A es el vector potencial, las ecuaciones de London implican que:

( ∇ 2 − m 2 ) A = 0

si no hay corriente externa. Esto puede interpretarse como una masa fotónica efectiva y, por lo tanto, la luz no puede propagarse indefinidamente dentro de un superconductor. Dejar λ = 1 / m sea ​​la profundidad de penetración de Londres. Como experimento mental, supongamos que tenemos una delgada (< λ ) losa de material superconductor y brilló luz de alta frecuencia sobre él. Parte de la energía se perdería en forma de calor (fotones que golpean átomos, etc.). El resto "decaería" exponencialmente pero lograría llegar al otro lado de la losa. Mis pensamientos y cadena de preguntas:

¿Cómo emergería la luz? ¿La luz que sale tendría una frecuencia más baja pero una intensidad proporcionalmente más alta? ¿Tendría la misma frecuencia y sería solo la fracción sobreviviente de fotones? Entonces, ¿en qué se descompusieron los fotones que no sobrevivieron? ¿O el decaimiento significa simplemente la absorción de los fotones, por ejemplo, la generación de calor?

El tu ( 1 ) La simetría de calibre de la electrodinámica cuántica está rota/oculta. ¿Cómo se ven los diagramas de Feynman dentro de un superconductor?

¿Se relaciona esto con el confinamiento monopolar en los superconductores? ¿Podrían los fotones decaer en cosas más exóticas, como los neutrinos? Estas preguntas no tienen sentido para mí. ¿ Qué es esto ? ¿ Es un neutrino algo más exótico ?
Borré esas preguntas. "Esto" se refería a posibles vértices multifotónicos. Los neutrinos en este contexto serían bastante exóticos, me imagino, es decir, inesperados.
¿Puede responder primero la misma pregunta para un conductor convencional, que también tiene ondas evanescentes dentro de la profundidad de la piel? ¿La respuesta para un superconductor es completamente diferente?

Respuestas (1)

Estás haciendo demasiadas preguntas, no necesariamente conectadas entre sí. A continuación doy respuestas rápidas. Haga más preguntas por separado si necesita más detalles.

¿Cómo emergería la luz? ¿La luz que sale tendría una frecuencia más baja pero una intensidad proporcionalmente más alta? ¿Tendría la misma frecuencia y sería solo la fracción sobreviviente de fotones?

¿Dónde viste un acoplamiento a la frecuencia en la ecuación de London? Así que no hay cambio en la frecuencia.

Entonces, ¿en qué se descompusieron los fotones que no sobrevivieron? ¿O el decaimiento significa simplemente la absorción de los fotones, por ejemplo, la generación de calor?

La amplitud de la función de onda (digamos ϕ ) del fotón decaerá (ya que A ∝ ϕ + ϕ † ), casi de la misma manera que la función de onda electrónica decae en una barrera de túnel. Puede que se sienta perturbado porque la ecuación de London es una ecuación clásica, pero el fenómeno subyacente es puramente cuántico: un mecanismo de Higgs-Brout-Englert-(Anderson) si lo desea, primero descríbalo por los hermanos London cuando impusieron un j ∝ A supercorriente (una corriente puramente diamagnética en lenguaje moderno).

¿Cómo se ven los diagramas de Feynman dentro de un superconductor?

Existen diagramas de Feynman para superconductores, solo tienes que inventar nuevas reglas para las funciones de correlación de dos electrones ⟨ C † C † ⟩ . Sin embargo, no existe una teoría QED formal para superconductores, ya que la teoría de la materia condensada solo es válida a baja velocidad del volumen. La forma exacta de los diagramas de Feynman depende de la interacción ( φ 4 teoría, acoplamiento electrón-fonón, acoplamiento electrón-electrón, por citar algunos de ellos...).

Está bien, pero ¿cuáles son los modos de decaimiento del fotón masivo?
@Sebby Creo que esta es una pregunta interesante :-) Creo que lo que llamas un modo es solo un ( k , ω ) descripción del fotón. Este modo proviene de la posibilidad de descomponer en modos de Fourier las soluciones de la ecuación de onda ( ∂ C t 2 − ∇ 2 ) A = 0 . Aquí está la complicación: esta ecuación es válida en el vacío . Así que podría responderte con una pregunta: ¿cómo se cuantifican los modos electromagnéticos en los materiales? Esto podría ser objeto de otra pregunta interesante. (continuación)
(cont.) Para superconductores la ecuación es la de London ( ∂ C t 2 − ∇ 2 + m 2 ) A = 0 (Recuperé el componente de tiempo, que no es relevante para frecuencias por debajo de unos pocos GHz, para que entiendas la transición entre la ecuación de fotones en el vacío y en los superconductores). Yo diría que un modo es mi − X / m . Solo hay uno y es independiente de la frecuencia siempre que m es independiente de la frecuencia. Pero yo no llamaría a esto un modo fotónico, porque todavía no cuantifiqué el campo. Por cierto, no tengo ni idea de cómo cuantizar el campo dentro de los materiales...
Lo sentimos , tal vez la oración Este modo proviene de la posibilidad de descomponerse en modos de Fourier no fue realmente explícita. Un modo en el sentido de Fourier es el número entero que multiplica la función de medida. Por ejemplo norte en mi i norte ω t
¿Cómo se desintegran los fotones en los superconductores?
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