En un sincrotrón, ¿los electrones retroceden periódicamente?

La radiación de sincrotrón ocurre porque el movimiento circular de los electrones produce una aceleración tangencial, o algo por el estilo.

El punto es que los fotones son producidos por estos electrones acelerados.

Hasta donde yo sé, la emisión de fotones actúa como un freno y ralentiza los electrones.

Mi pregunta es esta.

Dado que los fotones se emiten de forma cuantizada, es decir, solo pueden tomar ciertas energías, pensaría que esto no es un proceso continuo. Más bien, estas emisiones tendrían lugar a una frecuencia regular (supongo que esta frecuencia no es la de las emisiones).

¿Es esto cierto? ¿Los electrones emiten fotones uno por uno, con un retroceso distinto cada vez?

Respuestas (1)

Esta es una pregunta más complicada de lo que parece.

Un electrón libre tiene un espectro de energía continuo . Esto significa que los fotones que emite no están restringidos a valores cuantificados como lo estarían para un sistema acotado.

Los fotones son inusuales porque no tienen masa. Formalmente, el número de fotones emitidos en la radiación de bremsstrahlung es infinito : un número infinito de fotones de muy baja energía que se suman a una energía finita. Dado que cualquier método para detectar fotones necesariamente tiene un umbral de energía, solo puede detectar un número finito de fotones, pero ese número exacto depende de qué tan sensible sea su detector.

Dicho esto, para un umbral dado, sí, el electrón parece emitir los fotones de uno en uno, con un retroceso distinto para cada uno. Es solo que nunca puede estar seguro de cuántos fotones por debajo de su umbral de detección puede haber pasado por alto.

Y como cuestión práctica en un sincrotrón real, tiene tantos electrones que puede ignorar los retrocesos y las trayectorias de partículas individuales y tratar con promedios en su lugar.

Guau. Entonces, ¿hay fotones que no son múltiplos de alguna constante de Planck?
También gracias por esta valiosa respuesta.
¿Realmente obtienes retroceso si nada mide los fotones individuales o el electrón? Me imagino que en bremsstrahlung inicialmente obtenemos un estado entrelazado del electrón + un estado de número de fotones indefinido (la radiación), y solo obtienes eventos de retroceso definidos si colocas un detector de fotones o mides la posición del electrón a alto precisión (pero no estoy seguro de cómo harías eso sin alterar su movimiento circular).
En realidad, hay tantas cosas fascinantes en tu respuesta. Número infinito de fotones. ¿Cómo se puede integrar esto a una energía finita?
@Exocitosis Solo como ilustración, imagina que hay 1 fotón de 1   mi V , 1 de .5   mi V , 1 de .25   mi V etcétera. Hay un número infinito, pero la energía converge a 2   mi V .
¿Es esto una mera ilustración o es esto realmente lo que sucede? No hablando de potencias negativas de 2, pero ¿la suma de estos fotones infinitos es integrable?
@Winston Sí, las integrales convergen.