¿Qué determina la dirección de un fotón emitido por un electrón?

Los electrones y los fotones son entidades mecánicas cuánticas y obedecen a soluciones de las ecuaciones mecánicas cuánticas apropiadas.

Cuando un electrón pierde energía y emite un fotón,

El "pierde energía" ya describe una interacción: se llama bremsstrahlung

¿Qué determina la dirección en la que viajará este fotón recién creado?

El cálculo de estos diagramas de Feynman

dará la distribución de probabilidad que los fotones tendrán que obedecer. Recuerde que en mecánica cuántica son las distribuciones de probabilidad las que están estrictamente determinadas. Dispersiones/eventos individuales se ajustan a esa distribución.>

El electrón, al ser una entidad puntual, no tiene una estructura física interna, por lo que supongo que el movimiento del fotón se hereda del movimiento del electrón en el instante en que se emitió el fotón.

No, es aleatorio PERO obedeciendo a la conservación del impulso energético Y la acumulación de estos eventos tiene que seguir la distribución de probabilidad calculable. Si la distribución de probabilidad alcanza su punto máximo en la dirección del electrón entrante, una muestra de una dispersión probablemente caerá en esa región, pero existe la probabilidad de que tenga un ángulo mayor. Así dependerá de las condiciones asumidas. El "núcleo" en el diagrama puede ser simplemente un campo eléctrico o magnético.

En este trabajo se realizan los cálculos de electrones y positrones de alta energía en tormentas, para estimar la emisión gamma (fotones de alta energía).

Entonces, la distribución de probabilidad para los efectos angulares tiene un sesgo hacia el electrón entrante, pero hay una probabilidad apreciable con ángulos más grandes en la solución de este problema específico.

Tal vez uno necesita proporcionar algo de contexto. El OP no especifica un electrón libre o un electrón ligado. Si el electrón está ligado a un átomo, entonces la radiación espontánea de un fotón ocurriría cuando el electrón pasa de un estado excitado al estado fundamental, por ejemplo. En tal caso, la dirección de emisión de fotones es completamente aleatoria. Simplemente ocurre porque el estado excitado es inestable y no hay forma de predecir la dirección.

Otro escenario es la dispersión Compton . Aquí, un fotón es primero absorbido por el electrón y luego otro fotón es radiado por el electrón. Si uno ignorara la absorción del primer fotón, pensaría que el electrón simplemente emitió espontáneamente un fotón. Sin embargo, ninguno de estos dos eventos puede considerarse de forma aislada, porque ninguno de ellos puede, en general, conservar la energía-momento. Así que habría que considerar todo el proceso. En ese caso, la dirección de la emisión se rige por la condición del fotón inicial y el electrón antes de la absorción del primer fotón. Se puede calcular la distribución de probabilidad para todas las direcciones posibles en las que se puede radiar el último fotón.

Hay muchos otros escenarios, sin embargo, todos pueden considerarse de manera similar a estos dos escenarios.

será mejor que piense en términos de ondas 3d, el electrón tiene un campo eléctrico, cuando se mueve crea una onda especial en forma de 3d relacionada con la dirección de oscilación ( forma aquí ). Esa onda 3d es luz/radiación EM, y obtendrás un fotón donde se atrapa la luz.