¿Puede un electrón "libre" acelerado absorber un fotón?

Los fotones y los electrones son entidades mecánicas cuánticas. Aceleración significa interacción del electrón con un campo, obteniendo una dp/dt. El diagrama de Feynman más simple que muestra tal interacción es la dispersión de Compton:

La absorción total significaría un fotón + electrón entrante y solo un electrón saliente. Esto no puede suceder porque el electrón tiene una masa fija y no tiene estados excitados para absorber toda la energía del fotón. Lo que puede suceder es que la mayor parte de la energía del fotón se convierta en energía cinética del electrón, en cualquier marco inercial, y en consecuencia el fotón puede tener una energía muy pequeña, tendiendo a cero pero nunca a cero.

Si el fotón saliente (o entrante) se vuelve virtual, conectándose con un campo eléctrico o magnético, entonces la cinemática tiene que incluir al originador del campo en las consideraciones de momento energético, y el electrón puede absorber toda la energía del fotón entrante. balance de cantidad de movimiento en su sistema de masa en reposo absorbido por el generador del campo que dio el fotón virtual.

No importa si el electrón está "acelerado" o no: este problema debería ser el mismo cuando observamos el sistema de reposo del electrón inicial: debería obedecer a la invariancia de Lorentz.

Y en ese marco, uno puede deducir fácilmente que esto es imposible, ya que la conservación de la energía y la conservación del momento no podrían satisfacerse al mismo tiempo.

Un electrón libre no puede emitir un fotón, pero un electrón acelerado puede y lo hace. Debido a que los procesos cuánticos son reversibles, conceptualmente, un electrón que se acelera en un campo magnético (o eléctrico) también puede absorber fotones. Las leyes de conservación se obedecen debido a la interacción con el campo (por ejemplo, creado por electroimanes en aceleradores de partículas).

Aceleración de electrones por absorción de fotones en un campo magnético