¿Los fotones interactúan entre sí o solo consigo mismos?

Incluso si el experimento de la doble rendija da resultados interesantes (extraños), solo concluye que cada fotón interactúa consigo mismo después de pasar por las dos rendijas. He estado pensando en una configuración experimental diferente, donde tienes dos fuentes de luz bien definidas (con longitudes de onda y fase específicas) pero sin rendijas. Y ahora a mis preguntas: ¿alguien ha hecho alguna vez un experimento así, y habrá un patrón de interferencia en la pared?

Si la respuesta a la segunda pregunta es "no", la luz no puede ser una onda verdadera, solo tiene algunas propiedades ondulatorias. Pero si es "sí", las cosas se vuelven mucho más interesantes.

Si hay un patrón de interferencia en la pared, tiene que haber un patrón de interferencia incluso si ambas fuentes de luz emiten fotones únicos al azar, pero tan raramente como, digamos, una vez por minuto. Eso a su vez significaría que los fotones se conocen entre sí, incluso si están separados en el tiempo por varios segundos, y las fuentes de luz son independientes (no entrelazadas).

Estoy votando para cerrarlo como un duplicado exacto. La única diferencia es que Alexander confunde los verbos "interactuar" e "interferir". Son cosas muy diferentes. Un solo fotón seguramente no "interactúa" consigo mismo.

Respuestas (3)

Si la energía es lo suficientemente grande, los fotones crean de forma interactiva partículas masivas. Así que sí, los fotones interactúan.

Incluso con fotones de baja energía, hay bucles virtuales y las interacciones entre fotones y fotones pueden ocurrir con cierta probabilidad:

Respondo a la segunda parte de su pregunta, ya que la primera ha sido cubierta hace dos días. Eche un vistazo a los rayos láser que interfieren y lea sobre holografía , lo último en rayos que interfieren.

incluso si ambas fuentes de luz emiten fotones individuales al azar, pero tan raramente como, digamos, una vez por minuto. Esto está mal. Para que ocurra la interferencia, se deben mantener las fases. Los fotones individuales no mantienen la fase con otro fotón un minuto después, por lo que no aparecerá ningún patrón de interferencia. En contraste con el experimento de la doble rendija, donde cada fotón interactúa con las rendijas, en su experimento de dos haces, cada fotón de un haz tiene que interactuar con un fotón del otro haz para que aparezca un patrón de interferencia.

No sé si esta respuesta realmente aborda la pregunta que el OP pretendía hacer. Una luz láser muy débil (por lo que, en promedio, hay un fotón una vez por minuto) no es lo mismo que emitir fotones individuales al azar. Si dos láseres tienen fases lo suficientemente estables, incluso si los haces se atenúan a un fotón por minuto, debería observar interferencia.
@Peter Shor: la fase se conjuga canónicamente con el número de fotones, y una restricción realmente precisa en el número de fotones, como emitir un fotón por minuto, induciría una incertidumbre en la fase por el principio de incertidumbre.
Aparece un rayo láser debido a la desexcitación inducida de los niveles bombeados de los átomos del cristal/gas. Por construcción, se necesita más de un fotón para iniciar la cascada. Sin cascada no hay fases.
@anna: Pero puede atenuar un rayo láser al pasarlo por divisores de rayo para obtener una luz coherente muy débil.
entonces el comentario de Jerry anterior se mantiene. Aunque pensaría que lógicamente uno necesitaría al menos dos fotones en un haz para transportar una información de fase, ¿no? La fase es con respecto a la viga. Consulte en.wikipedia.org/wiki/Coherent_state , donde se demuestra que delta(theta)*delta(n)=1/2 . Justo comentaba que no se puede emitir un fotón por minuto. Para definir una fase se necesitan al menos dos fotones.
Está bien. Tienes razón.
Cualquier fuente de luz (u oscilador) tiene una cierta longitud y tiempo de coherencia y ancho de banda (fácilmente calculado con la velocidad de la luz). Los pares de tales osciladores tienen cierta coherencia relativa. Entonces, si dilatas un experimento de interferencia en el tiempo, pierdes coherencia debido al tiempo de coherencia. Hacer tales pensamientos/cálculos usando fotones en lugar de ondas es un poco masoquista a mis ojos: "¿Por qué el camino fácil si hay un camino doloroso?"

Es más probable que los fotones interactúen consigo mismos, vamos a referirnos al interferómetro de Mach Zehnder y centrándonos en el último BeamSpliter (antes de los fotodetectores), ingrese la descripción de la imagen aquíluego supongamos que el fotón del haz superior interactúa con el fotón del haz inferior, por lo tanto, en un "casual manera" hay 2 posibilidades:

  1. Interferencia destructiva: un fotón interactúa con otro fotón y ambos se destruyen sin crear una nueva entidad >>>>> Sin embargo, esto no cumplirá la ley de "conservación de la energía" (la energía no se puede destruir ni crear, solo se puede transformar en otro tipo) de energía/entidad ", por lo tanto no es posible

  2. Interferencia constructiva: si considera 2 "ondas", la amplitud se sumará a una onda con una amplitud "más grande", sin embargo, si lo considera como una partícula donde el fotón se encuentra con el fotón, entonces crea 2 o más fotones, esto parece muy ilógico y también no sigue la conservación de la energía

Por lo tanto, esas dos cosas no son posibles, por lo que la única explicación posible es que el fotón interactúa consigo mismo.

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