¿Es la aceleración de las cargas la única forma de producir radiación EM? ¿Qué pasa con gamma del núcleo?

¿Es la aceleración de cargas la única forma de producir radiación EM?

¿Qué pasa con la radiación gamma emitida por el núcleo de un átomo? ¿Eso cuenta como cargos de aceleración? ¿Cómo?

¿Hay otras formas de producir radiación EM? ¿O son estas las únicas dos formas?

¿Qué pasa con la colisión de partículas? ¿Qué pasa con la emisión de un fotón cuando un electrón cae a un estado n más bajo?

¿Sería esta una forma correcta de describirlo (tenga en cuenta que esto es para un nivel introductorio, por lo que una comprensión de los conceptos básicos sería útil sin confundirse con los detalles):

Todas las formas de radiación EM se producen acelerando partículas cargadas. La única excepción es la radiación gamma, que se produce a partir del núcleo de átomos radiactivos.

Sin embargo, tenga en cuenta que algunos físicos argumentarían que la radiación gamma liberada desde el núcleo de los átomos también implica la aceleración de partículas cargadas (en este caso, protones dentro del núcleo).

También tenga en cuenta que es teóricamente posible acelerar partículas cargadas lo suficiente como para causar radiación EM en frecuencias de rayos gamma. Muchos creen que este es el mecanismo que provoca los estallidos de rayos gamma.

Sin embargo, estrictamente hablando, la radiación EM de frecuencia de rayos gamma causada por dicho mecanismo se denominaría más correctamente "radiación de rayos X de alta frecuencia", mientras que los "rayos gamma" provienen del núcleo de un átomo.

Respuestas (2)

Técnicamente, tanto la emisión de fotones de un átomo como la emisión de rayos gamma de los núcleos implican aceleración de cargas. En ambos casos, las distribuciones de carga se reorganizan en el proceso de emisión de EM. Por lo tanto, las cargas se aceleran durante el proceso de emisión. Para los átomos, son los electrones que saltan de un orbital de mayor energía a un orbital de menor energía. Para los núcleos, son los protones.

No estoy seguro de si realmente llamaría al acto de los niveles de transición (electrónicos o nucleares) para vincularse directamente con la aceleración de la carga. Comparado con, digamos, mover electrones en una antena para generar ondas de radio, en realidad es bastante diferente.
@Jon Bueno, hay una (¡breve!) derivada del tiempo de la distribución de posiciones. Es una popularización apropiada en algún nivel.
@dmckee: supongo que es bastante justo, particularmente para el reordenamiento de electrones en un átomo durante la emisión de fotones. Sin embargo, la emisión gamma comienza a ser mucho más borrosa para mí, pero nunca hice tanta física nuclear moderna.
@JonCuster El electrón en una antena se mueve en una banda de conducción de una red metálica. Está siendo impulsado por un campo eléctrico oscilante. La radiación que emite este electrón es análoga a la emisión estimulada que ocurre en una colección de átomos con una inversión de población.
@LewisMiller: lamento discrepar de que es análogo a la emisión estimulada. Sería más feliz con la emisión espontánea, pero incluso eso no es una gran analogía. El movimiento de los electrones en la antena se acopla directamente a los modos EM de propagación y no depende de niveles discretos (atómicos o de banda). (Y, uno puede hacer una antena 'no metálica' - ¡un plasma puede irradiar muy bien!).
@Jon Custer Tienes razón, hay muchas diferencias.

La emisión de fotones de átomos y núcleos tiene mucho en común. Mientras que la visión clásica de la producción de radiación involucra la aceleración de partículas cargadas, o más útil, la segunda derivada de un momento dipolar, la imagen de la mecánica cuántica implica evaluar la expectativa de un operador de perturbación, debido al campo electromagnético, entre el estados final e inicial del átomo/núcleo. también conocida como la regla de oro de Fermi

Dado que la longitud de onda de la radiación emitida suele ser mucho mayor que el objeto emisor en cada caso (piense en fotones de procesos atómicos con longitudes de onda de ∼ 10 − 7 m y rayos gamma nucleares con longitudes de onda de ∼ 10 − 13 m, entonces resulta que es el operador dipolar eléctrico el más importante (a menos que las reglas de selección de la mecánica cuántica prohíban una transición a través del operador dipolar eléctrico).

Una forma clásica de pensar sobre esto sería considerar la emisión de radiación (desde núcleos o átomos) como si involucrara un momento dipolar eléctrico oscilante (y por lo tanto acelerante). Sin embargo, la analogía clásica no funciona en detalle porque no explica por qué los estados fundamentales de los átomos/núcleos son estables o por qué ciertas transiciones radiativas están prohibidas, o al menos son mucho menos probables que otras. En última instancia, para explicar el comportamiento de los fotones y sus interacciones con los átomos, núcleos y otras partículas, es necesario un enfoque mecánico cuántico.

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