¿Las partículas sin masa crean pequeños booms de gravedad?

Entonces, solo un precursor, mi enfoque principal son las matemáticas y no entiendo completamente todo lo relacionado con la física, así que me disculpo si esto tiene una respuesta obvia o si se usan las etiquetas incorrectas.

Dicho esto, sé que las partículas sin masa viajan a la velocidad de la luz y tienen energía, lo que significa que ejercen una fuerza gravitatoria. También sé que la gravedad viaja a la velocidad de la luz. Al saber estas 2 cosas, ¿podemos concluir que la luz hace una especie de estampido sónico con la gravedad como onda de presión y la partícula sin masa como objeto supersónico?

Tenga en cuenta que para la luz, no se obtiene la radiación de Cherenkov (aproximadamente el equivalente de un cono de Mach para el sonido) hasta que la velocidad del emisor excede la velocidad local de la luz. Así que tendrías que tener una burbuja warp o una distribución de materia con un índice de refracción gravitacional .
@rob, estoy diciendo que los fotones ejercen ondas gravitacionales en la dirección en la que viajan y dado que la onda viajará a la velocidad del fotón, será como un estampido sónico pero por la gravedad.
Para un fotón sin masa que viaja a través del vacío, no puede crear un "boom de gravedad" porque la energía tendría que venir de alguna parte, y sabemos por la astronomía que los fotones no pierden energía al viajar a través del vacío.
Si considera el electromagnetismo, no se producen ondas electromagnéticas para un objeto cargado en movimiento que no acelera. Usando eso como una analogía, me imagino que un pulso de luz llevaría un campo gravitatorio minúsculo pero no perdería energía debido a la radiación. Tal vez alguien haya hecho el cálculo para GR clásico acoplado a EM clásico.
@PeterShor, ¿la creación de este boom de gravedad reduciría la energía del fotón? Porque interactúa con la gravedad independientemente. Esto sería solo el efecto gravitatorio agrupando juntos. Si eso tiene sentido...
@JacobClaassen, tanto los gravitones como los fotones son entidades mecánicas cuánticas. En la mecánica cuántica, la energía solo se puede intercambiar a través de interacciones de partículas reales. Un fotón que corre con velocidad c no está interactuando, tan seguramente como un electrón corriendo con velocidad v en el espacio no está interactuando y no sucederá nada porque no hay entrada o salida de energía.
Se ha calculado el campo gravitacional de un fotón. Es una onda gravitacional que parece emanar del punto de emisión del fotón y, por lo tanto, está asociada con el evento de la emisión. Esto implica que la energía gravitacional proviene de la emisión. @PeterShor tiene razón en que un fotón no pierde energía en vuelo. Esto es fácil de entender, porque el tiempo no se mueve para el fotón a la velocidad de la luz, por lo que el fotón no puede decaer emitiendo gravitones y perdiendo energía.

Respuestas (2)

Para empezar, con el fin de estudiar las interacciones fotón gravitón uno debe tener una gravitación cuantificada que dará los vértices y diagramas de interacción apropiados. Parece que hay una "dispersión de compton de gravitón " según el enlace. Como el gravitón es el espín dos y el fotón es el espín 1, no es tan simple como el fotón del electrón. Esto es para una interacción real.

El campo gravitacional que lleva una partícula debido a su vector de momento de energía se describe con intercambios virtuales . El campo eléctrico de un electrón que se mueve con velocidad v puede describirse en la teoría cuántica de campos como formado por fotones virtuales, lo que significa que no se pierde energía hasta que hay una interacción. Supongo que el campo gravitatorio de una partícula que se mueve con velocidad v será descrito por gravitones virtuales.

Los gravitones virtuales y el fotón real, cuyo campo gravitatorio crea los gravitones virtuales, no intercambian energía. No se puede construir un tipo de matemática del estampido sónico porque virtual significa que no se intercambia energía, y un estampido sónico consume energía.

Así que no, la analogía no puede sostenerse.

Se sabe que las partículas sin masa experimentan la misma aceleración gravitatoria que otras partículas (lo que proporciona evidencia empírica para el principio de equivalencia) porque tienen masa relativista, que es lo que actúa como carga de gravedad.

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