Es uno de los axiomas de la relatividad especial que el fotón no tiene marco de reposo ; la luz viaja a una velocidad c cuando se mide en cualquier marco de referencia inercial. Como corolario, a menudo se dice que si uno estuviera en el marco de reposo de un fotón, la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud infinitas harían que el universo pareciera (desde la perspectiva de un fotón) invariable, con una longitud cero en su dirección de movimiento. En otras palabras, no sería posible una medición en el marco de referencia de un fotón, porque no habría tiempo ni espacio en el que se pudiera realizar.
Mi pregunta es: ¿cómo concuerda esto con el hecho de que los fotones que se mueven en paralelo pueden interactuar entre sí a través de diagramas de bucle[*]? Por lo tanto, los fotones se pueden utilizar para realizar mediciones en el marco de reposo del fotón. Supongo que una respuesta puede ser "el acto de medición cambia el vector de impulso de los fotones y, por lo tanto, su marco de movimiento conjunto no es inercial", sin embargo, esto se puede decir de cualquier medición.
[*] ¿O pueden? No puedo encontrar una amplitud explícita para verificar esto (para, por ejemplo, el diagrama de "caja" fotón-fotón), sin embargo, por lo que puedo decir del Euler-Heisenberg, los efectos no lineales lagrangianos deberían estar presentes para fotones paralelos.
En otras palabras, no sería posible una medición en el marco de referencia de un fotón, porque no habría tiempo ni espacio en el que se pudiera realizar.
Una medición no es posible en el marco de referencia (marco de reposo) de un fotón porque no existe tal marco . Eso es todo al respecto. No puede realizar una medición (o hacer cualquier otra cosa) en un marco de referencia que no existe. Todo lo que puede haber escuchado sobre "si uno estuviera en el marco de reposo de un fotón" solo tiene la intención de apaciguar a los no físicos que tienen dificultades para entender por qué no existe tal marco de referencia.
Una de las condiciones definitorias de un marco de referencia inercial es que existe una transformación de Lorentz ortócrona adecuada que convierte ese marco en cualquier otro marco de referencia inercial, y viceversa. Pero para todas esas transformaciones, los fotogramas inicial y final se mueven a una velocidad relativa inferior a ; sin embargo, cualquier fotón que pueda existir se moverá a gran velocidad. en ambos marcos. No hay forma de usar una transformación de Lorentz para producir un marco de referencia inercial que se mueva a con respecto a cualquier otro marco inercial y, en consecuencia, no hay forma de usar una transformación de Lorentz para producir un marco de referencia inercial en el que un fotón estaría en reposo.
Por supuesto, los fotones no colineales interactúan entre sí a través de diagramas de bucle (aunque no directamente). Puede calcular la amplitud de esta interacción, que es una cantidad independiente del marco de referencia, y convertirla en una sección transversal en cualquier marco de inercia que desee. Pero nunca encontrarás uno en el que el fotón esté en reposo.
Para fotones colineales, tal vez aún pueda calcular una amplitud de interacción. No lo he probado, así que no sé si funciona. Pero si trata de calcular una sección transversal o cualquier cantidad física a partir de ella, encontrará que los únicos procesos cinemáticamente permitidos son aquellos en los que el producto final consiste solo en fotones colineales con la misma energía total moviéndose en la misma dirección. Entonces, tales interacciones son realmente solo fluctuaciones cuánticas, no dispersiones reales.
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david z
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