Descripción de fotones virtuales de los campos BBB y EEE

la función de onda de un solo fotón tiene varios componentes, muy parecidos a los componentes del campo de Dirac (o función de onda de Dirac), y esta función de onda es bastante isomorfa al campo electromagnético, recordando los valores complejos de$E$y$B$vectores en cada punto. La densidad de probabilidad de que un fotón se encuentre en un punto particular es proporcional a la densidad de energía$(E^2+B^2)/2$en este punto. Pero de nuevo, la interpretación de$B,E$para un solo fotón tiene que ser cambiado.

Entonces, si el campo alrededor de un objeto es eléctrico o magnético o ambos, está codificado en la "polarización" de los fotones virtuales.

Puedes imaginar que el fotón tiene 6 polarizaciones posibles, identificadas con los componentes de$E$y$B$. Bueno, para una dirección en particular, en realidad es solo la$E+iB$combinación que actúa como la función de onda, por lo que solo hay tres polarizaciones para una dirección dada, y una de ellas (la longitudinal) también está prohibida. ;-) Pero el punto cualitativo de que hay muchas polarizaciones es correcto.

Sin embargo, como se enfatiza repetidamente, no debes imaginar que un fotón virtual es una partícula real que se puede contar. Esa es una razón por la cual la respuesta de QGR es bastante irrelevante para su pregunta porque no hay ningún operador que cuente fotones virtuales, por lo que no tiene sentido preguntar si viaja con otros operadores. QGR puede haber pensado en fotones reales, pero de todos modos no ha respondido a su pregunta.

Por cierto, los campos estáticos corresponden a una frecuencia que se desvanece, porque todo lo que tiene una frecuencia que no se desvanece será como$\exp(i\omega t)$o$\cos(\omega t)$. Entonces, si desea describir los campos de fuentes eléctricas e imanes como una colección de fotones virtuales, debe darse cuenta de que la naturaleza estática del campo implica que los campos relevantes tendrán la energía igual a cero. Pero el impulso es distinto de cero porque el campo depende del espacio, debido a las fuentes. Dichos fotones virtuales están muy lejos de estar en la cáscara; de hecho, son muy virtuales. No es muy útil hablar de fotones virtuales con frecuencias y números de onda particulares si hay fuentes eléctricas en el medio de la región que desea describir. El análisis de Fourier solo es útil para los fotones en un espacio prácticamente vacío.

Pero podría calcular las probabilidades de varios resultados para una partícula cargada en un campo eléctrico o magnético externo, producido, por ejemplo, por muchos electrones giratorios, utilizando diagramas de Feynman, donde los fotones virtuales son las líneas internas. Los diagramas de Feynman podrían calcular la fuerza que actúa sobre la partícula de la sonda. Algunos términos de la fuerza no dependerían de la velocidad, las fuerzas eléctricas, mientras que otros sí dependerían de la velocidad, las magnéticas. Estos diferentes términos siempre provendrían del "mismo tipo" de fotones virtuales, pero todos estos fotones dependen de las fuentes del campo, por lo que, por supuesto, obtendría resultados diferentes para campos eléctricos y magnéticos.

Todo esto es confuso y realmente innecesario. Si le preocupa que la electrodinámica cuántica no reproduzca las propiedades básicas del electromagnetismo, como la diferencia entre electricidad y magnetismo; o la diferencia entre fuerzas atractivas y repulsivas - entonces no deberías preocuparte. Se puede demostrar fácilmente que en el límite clásico, por ejemplo, para campos lo suficientemente fuertes con una frecuencia lo suficientemente baja, la electrodinámica cuántica (y el campo cuántico) se reduce directamente al límite clásico correcto, la electrodinámica clásica (y los campos clásicos). Los fotones virtuales son una herramienta muy útil para estudiar todo tipo de procesos similares a la dispersión. Sus matemáticas se pueden deducir de los campos cuánticos, no al revés, y estos fotones virtuales no

Mis mejores deseos Luboš

En QED, para fotones transversales , el campo eléctrico no conmuta con el operador de número de fotones. El campo magnético tampoco. De hecho, los campos eléctrico y magnético ni siquiera se conmutan entre sí. Para obtener un estado con un campo eléctrico fijo, o al menos con una pequeña incertidumbre en el sentido cuántico, necesitamos una superposición de estados con diferentes números de fotones. Esto se llama estado comprimido en óptica cuántica. Cuanto menor sea la incertidumbre en el campo eléctrico, mayor será la incertidumbre correspondiente en el campo magnético y viceversa.

Los fotones vienen con una polarización transversal. El campo eléctrico es paralelo a él, mientras que el campo magnético es perpendicular tanto a la polarización como al vector de onda.

¿Qué pasa entonces con los fotones longitudinales ? En el$\xi$-calibre, tenemos que imponer restricciones adicionales (calibre de Lorenz y restricciones de Gauss), haciendo que el estado físico real sea un estado coherente con un valor definido para la transformada de Fourier de la componente longitudinal del campo eléctrico, que se equipara con la transformada de Fourier de la densidad de carga dividida por el número de onda. Esto se aplica a la electrostática. Los fotones longitudinales no contribuyen al campo magnético.

¿Qué pasa entonces con la magnetostática? Solo los fotones transversales pueden contribuir al campo magnético, y se aplica el análisis que involucra operadores de números de fotones. Esta vez, tenemos un caso especial de un estado comprimido, a saber, un estado coherente. Sin embargo, debemos tener en cuenta que la cantidad de fotones no se conserva en el tiempo debido a la absorción y emisión de la fuente actual. Esto hace que la fase coherente se mantenga estacionaria en el tiempo, en lugar de rotar.

Por cierto, a menos que un fotón escape al espacio exterior y se dirija al infinito sin ser absorbido por ninguna materia ni interactuar con ella, entonces, según la definición de un fotón virtual como un propagador de fotones no contenido en ninguna de las patas externas de un diagrama de Feynman, casi todos los fotones son fotones virtuales. Y si se detecta un fotón de alguna manera, definitivamente tiene que ser un fotón virtual.