¿Se puede emitir un fotón sin un receptor?

En general, se acepta que las ondas electromagnéticas de un emisor no tienen que conectarse a un receptor, pero ¿cómo podemos estar seguros de que esto es un hecho? El problema es que nunca podemos observar ondas EM no recibidas, porque si las observamos, el instrumento de observación se convierte en un receptor.

Las ondas electromagnéticas tienen campos eléctricos y magnéticos cambiantes y son tanto eléctricas como magnéticas. La corriente eléctrica se conecta como de un ánodo a un cátodo. Los campos magnéticos ilustrados por líneas de flujo se conectan de un polo magnético a otro y no se observan líneas de flujo que no se conecten.

Entonces, las corrientes eléctricas se conectan y los campos magnéticos se conectan, entonces, ¿por qué la onda electromagnética no siempre se conecta a un receptor? Un receptor que podría ser una partícula de plasma, un planeta, una estrella y cualquier otra cosa que pueda absorber radiación EM.

Hay un gran problema. Si se debe emitir un fotón en la dirección de un futuro receptor, el fotón debe saber dónde estará el futuro receptor. Así que esto entra en conflicto con nuestra visión de la causalidad, o de una causa que crea un efecto. Y como el emisor no sabe dónde estará el receptor en el futuro, no puede emitir una onda EM contra él.

Pero, ¿cómo podemos saber que el principio de causalidad es siempre válido sin excepciones? Parece haber razones para cuestionar la validez universal del principio de causalidad:

  • La información no tiene masa y, por lo tanto, puede no estar restringida por la velocidad de la luz, por lo que el principio de causalidad puede no siempre ser válido para partículas/ondas sin masa.

  • Cuando algo viaja a la velocidad de la luz, experimentará que la distancia se vuelve cero. Si no hay distancia, hay una conexión completa y una onda electromagnética continua entre el emisor y el receptor. Una vez más, usar el fotón como marco de referencia no parece gustar a los físicos relativistas.

  • La ecuación de ondas electromagnéticas de Maxwell tiene una solución simple y una avanzada. La solución avanzada suele descartarse porque el efecto ocurre antes que la causa. Pero en la teoría del absorbedor de Wheeler-Feynman, la solución avanzada se usa porque funciona. Consulte este enlace para obtener más información: http://en.wikipedia.org/wiki/Wheeler%E2%80%93Feynman_absorber_theory

  • El campo de la mecánica cuántica está discutiendo muchos problemas de causalidad diferentes. Como la observación de una partícula podría decidir dónde estará la partícula en el tiempo y el espacio. Relevante para esta discusión es la pregunta de qué hace que el átomo emita luz:

Durante los últimos cien años, los físicos han descubierto sistemas que cambian de un estado a otro sin ningún "desencadenante" físico aparente. Estos sistemas están descritos por la mecánica cuántica.

El sistema más simple es el átomo de hidrógeno. Es solo un electrón unido a un protón. Dos partículas: eso es lo más simple que puede obtener. Según QM, el electrón puede ocupar uno de un conjunto discreto de niveles de energía. El electrón puede ser excitado a un nivel de energía superior al absorber un fotón...

Cuando el electrón cae de un nivel de energía más alto a un nivel más bajo, emite un fotón: un cuanto de luz...

La mecánica cuántica describe este proceso maravillosamente, pero solo predice el tiempo promedio que el electrón permanecerá en el nivel de energía más alto. No da ninguna pista sobre el momento específico en que el electrón caerá al nivel inferior. Más precisamente, la tasa de transición (la probabilidad de una transición por unidad de tiempo) es constante: no importa cuánto tiempo haya pasado desde que se excitó el átomo, la tasa de transición permanece igual...

Cuando te encuentras con esto por primera vez, no puedes entenderlo. Seguramente debe haber algún mecanismo interno, algún tipo de reloj, que avanza y finalmente "se apaga", ¡causando la transición!

Pero nunca se ha encontrado tal mecanismo. QM ha tenido un récord insuperable de predicciones precisas, sin necesidad de tal mecanismo…” -Físico de la Universidad George Mason, Robert Oerter

Entonces, ¿el átomo excitado es un generador aleatorio o es algo externo que desencadena la liberación de un fotón? Parece que es algo externo, y este desencadenante externo podría ser la conexión no física a un futuro receptor descrito por la solución avanzada a la ecuación de radiación electromagnética de Maxwell.

Así que me parece que actualmente no podemos estar seguros de si un fotón siempre se emite contra un receptor, o si se emite aleatoriamente en cualquier dirección hacia el espacio. Pero esta pregunta podría ser una de las más importantes que se hayan hecho nunca, porque si una onda electromagnética siempre está conectada a un receptor, las implicaciones son enormes. Podría arrojar luz sobre la discusión de muchos temas. Podría cambiar nuestra visión del tiempo y el espacio. Puede que no solo sea el pasado empujando al presente hacia adelante, sino también el futuro tirando del presente, creando una sintropía que creará orden a partir del caos y describirá el maravilloso universo en el que vivimos. Incluso la visión del presente mismo como un agudo podría cuestionarse la línea entre el pasado y el futuro. El tiempo en sí puede no ser totalmente lineal y el futuro puede cambiar el pasado.

Pero antes de que podamos sumergirnos por completo en todas estas preguntas fascinantes, tenemos que resolver esta pregunta:

¿Una onda electromagnética siempre tiene que conectarse a un receptor?

Esta pregunta hipotética puede parecer puramente filosófica, pero no lo es. E incluso podría ser confirmado por las observaciones. No podemos observar directamente los fotones no recibidos, pero podemos observar indirectamente la existencia o inexistencia de estos fotones. Cualquier respuesta o sugerencia es bienvenida.

Es difícil imaginar nuestro universo sin partículas cargadas. Tiene tantos emisores como absorbentes (receptores).
"De acuerdo con los resultados del experimento de la doble rendija, si los experimentadores hacen algo para saber por qué rendija pasa el fotón, cambian el resultado del experimento y el comportamiento del fotón. Si los experimentadores saben por qué rendija pasa, el fotón se comportará como una partícula. Si no saben por qué rendija pasa, el fotón se comportará como si fuera una onda cuando se le dé la oportunidad de interferir consigo mismo". en.wikipedia.org/wiki/Wheeler%27s_delayed_choice_experiment
Siempre me pareció sorprendente que si uno afirma que el fotón debe tener espín real o el electrón debe tener extensión, la física lo llama ingenuo y, sin embargo, la misma física juega con el tiempo retrocediendo, etc. Aparentemente, las definiciones de "ingenuo" han cambiado a lo largo del tiempo. años. (Desafortunadamente, llega tarde con su concepto. Holger Bech Nielsen y Masao Ninomiya afirman que el bosón de Higgs funciona desde el futuro y causó malignamente (¿habrá causado?) LHC para evitar su propio descubrimiento: nytimes.com/2009/10 /13/ciencia/espacio/... Estás en buena compañía, Enos Oye)
@brightmagus sabes que esa partícula se encontró en 2012, ¿verdad?
@Renan: Escuché que incluso encontraron más de uno, pero... ¡silencio! (Y a menudo lo llaman como Higgs). De todos modos, me pregunto si Holger Bech Nielsen y Masao Ninomiya lo saben.
¿No es esto simplemente, "Si un árbol cae en un bosque..." pero con palabras más grandes?

Respuestas (6)

La tesis doctoral de Richard Feynman trataba precisamente de este tema, si entiendo bien su pregunta. Aquí hay una pregunta anterior sobre la tesis de Feynman que aborda algunos de los temas fascinantes relacionados con esto.

A sugerencia de su asesor de tesis John Wheeler , Feynman explicó la emisión de fotones como una interacción bidireccional en la que se emite el fotón normal y sigue las soluciones "retrasadas" de las ecuaciones de Maxwell . "Mientras tanto" (en cierto sentido bastante abstracto de la palabra) un átomo o partícula objetivo en un futuro distante emite su propiofotón, pero uno muy especial que viaja hacia atrás en el tiempo, un tipo de solución a las ecuaciones de Maxwell que había sido reconocida desde la época de Maxwell pero que había sido ignorada. Estas soluciones se denominaron soluciones "avanzadas". Este fotón avanzado viaja hacia atrás en el tiempo y "simplemente sucede" que llega a la fuente en el instante exacto en que se emite el fotón normal, lo que hace que el átomo emisor retroceda un poquito.

Sorprendentemente, Wheeler y Feynman pudieron escribir una serie de artículos que mostraban que, a pesar de lo alucinante que sonaba este escenario, no resultó en violaciones de la causalidad y proporcionó un modelo altamente efectivo de interacciones electrón-fotón. A partir de este comienzo, y con algunos cambios importantes, Feynman finalmente produjo su explicación del diagrama de Feynman de la electrodinámica cuántica , o QED. La curiosa relación temporal continúa en el QED de Feynman, donde, por ejemplo, un positrón o antielectrón simplemente se convierte en un electrón ordinario que viaja hacia atrás en el tiempo.

Manteniéndose totalmente coherente con sus propias ideas, el propio Feynman describió las interacciones de fotones como si siempre tuvieran un evento de emisión y uno de recepción, sin importar qué tan separados ocurrieran esos eventos en el tiempo ordinario. En su opinión, si se enfoca una linterna en el espacio profundo, los fotones ni siquiera podrían ser emitidos hasta que encuentren a su "compañero" eventos de emisión de fotones avanzados en algún lugar en un futuro lejano. La prueba de ello está en el leve empujón que se produce en la mano cuando se enciende la luz, ese empujón que proviene de los fotones avanzados que llegan desde ese punto distante en el futuro y empujan los electrones en el filamento de la linterna.

Has acertado muy bien mi pregunta. Examinaré el trabajo de Feynman/Wheelers, a primera vista parece que la teoría funciona muy bien. Actualmente no veo cómo viajar hacia atrás en el tiempo con un fotón no viola la causalidad, pero haré mi tarea. Y si lo hice bien, esto es simplemente extraño: cuando miro una estrella distante, mis ojos emiten fotones que viajan hacia atrás en el tiempo y empujan los átomos en la estrella y hacen que emitan luz hacia mis ojos. Extraño concepto. ¿Cómo sabemos que es un fotón que viaja hacia atrás en el tiempo y no algún otro paquete de información/energía desencadenante?
Es simplemente extraño , deliciosamente así. Feynman también habla en otro lugar de interacciones de fotones "instantáneas" desde la perspectiva del fotón. Un poco demasiado antropomórfico, claro, pero también captura muy bien la rareza de los fotones como partículas que viajan en c y, por lo tanto, no están sujetas al tiempo normal desde su "perspectiva". Un libro "imprescindible", si aún no lo tiene, es Feynman's Thesis de Laurie Brown . También es relevante esto .
La parte "instantánea", la perspectiva del fotón, aborda su pregunta, aunque un poco indirectamente: el fotón "se ve" a sí mismo como una sola unidad integral e interacción. Solo cuando tratamos de analizar esa única interacción desde la perspectiva del espacio y el tiempo clásicos, se descompone en lo que parece (para nosotros) un fotón retrasado hacia adelante en el tiempo y un fotón avanzado hacia atrás en el tiempo.
Conseguí el libro y en la página 13 encontré: Para explicar la descomposición espontánea de los átomos excitados y la existencia de fotones, ambos aparentemente contradichos por este punto de vista, Feynman argumentó que “un átomo solo en el espacio vacío, de hecho, no irradiaría. . . y todas las propiedades cuánticas aparentes de la luz y la existencia de fotones pueden no ser más que el resultado de la interacción directa entre materia y de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica”. Entonces parece que Feynman argumenta que el fotón debe tener un receptor. Parece que el argumento aún no está resuelto, entonces, ¿cuál es la solución?
Tengo que ir con Feynman al 100% en este caso. Debido a su punto de vista lagrangiano, Feynman rotundamente no veía el tiempo funcionando de la misma manera que la mayoría de nosotros. Cuando la gente interpreta que un fotón puede simplemente irradiar a "algún lugar", todo lo que realmente están haciendo es tomar una perspectiva local del tiempo en la que no les importa lo que suceda después de eso. Pero QED, que se basa en gran medida en las ideas de la tesis de Feynman, sigue siendo una de las teorías físicas predictivas con mayor precisión de todos los tiempos. Así que creo que Feynman se aferró a algo muy profundo allí, y eso incluye fotones que necesitan dos socios para existir.
Surly usted debe estar bromeando mr. Bollinger! ¡Porque las implicaciones de tu respuesta son alucinantes! Hacemos que las estrellas emitan luz hace muchos millones de años, creando un cambio, cayendo en cascada y amplificándose hacia el futuro. Entonces, solo por existir, cambiamos todo el universo por cada elección que hacemos. Y como aparentemente aún existimos, el cambio que creamos en el pasado debe crear un número infinito de realidades paralelas. No puedo aceptar completamente esta respuesta a esta pregunta fundamental sin más pruebas, así que tenemos que cuestionarla más y la búsqueda continúa.
¡El escepticismo honesto y el cuestionamiento de predicciones extrañas siempre son cosas buenas! ¡Tiene mi respeto por ese señor, y buena suerte en su búsqueda continua!
Uno no debería hacer un "Papa" de Feynman. Puede estar equivocado, como lo estaba al resistir QCD contra su modelo parton. Las ideas platónicas, que las matemáticas crean la realidad, no tienen cabida en la física tal como la conocemos en el siglo XXI, donde observamos y usamos las matemáticas para modelar la realidad. El hecho de que podamos ajustar cualquier forma con un conjunto de funciones completas, por ejemplo, no significa que las funciones de Bessel que se ajustan a la forma de mi taza existan individualmente y describan la realidad de lo que es una taza (átomos y moléculas). También en este modelo de Feynman creo que existe una confusión entre necesario
y condiciones suficientes. Para detectar un fotón es necesario disponer de un receptor, por lo que se podría modelizar un diagrama de feynman con un intercambio de fotones virtual, donde la virtualidad estaría muy cerca de la realidad en la mayoría de los casos. Eso es matemática y puede ser suficiente para describir una situación experimental, pero no es necesario.
¡Hola de nuevo Terry! El fotón avanzado de Wheeler, ¿no es como un enlace cuántico? La velocidad del enlace cuántico es casi infinita, medida en más de 10 000 veces más rápido que la luz. Tal velocidad infinita rompe la relatividad y viaja hacia atrás en el tiempo, y podría estar presente cuando la luz fue emitida por un salto cuántico, parece haber una combinación perfecta. Tal interacción de enlace cuántico también evita los problemas más rápidos que la luz que tendrá un electrón. Entonces, la nueva pregunta podría ser: ¿el entrelazamiento cuántico hace que se emita luz, de modo que el receptor entrelazado la capte?
¿Está la Luna allí cuando nadie mira? A Einstein se le ocurrió esa pregunta, pero no favoreció la rareza cuántica. Einstein también jugó con montar un rayo de luz, luego no experimentó el tiempo, sino que usó años luz entre las estrellas y terminó en el futuro. La velocidad infinita tampoco le quita tiempo al ciclista, pero termina en el pasado. Y la rareza cuántica va más allá, ya que el observador juega un papel muy importante, la recopilación de información directa o indirectamente puede manifestar una onda en un fotón, y de repente la conciencia parece viajar... entonces, ¿tal vez es el observador el que hace la magia de emitir luz?
@EnosOye, gracias, sí, este es definitivamente el concepto de fotón avanzado de Wheeler, que vincula directamente la ubicación remota en un momento futuro con el evento de emisión. Es un concepto muy extraño, pero al mismo tiempo es absolutamente fundamental para la formulación matemática de las integrales de trayectoria de Feynman.
@annav, de hace dos años: No solo no pienso en Feynman como un "Papa" de la física, sino que fundamentalmente no estoy de acuerdo con su premisa más básica de que las partículas con un tamaño infinitesimal son la base subyacente de la realidad. Eso no concuerda ni con la realidad ni con las matemáticas. Dichos puntos son, en cambio, simplemente límites de procesos que son una parte fundamental de cómo funciona nuestro universo.
@EnosOye sí, ¡la Luna está absolutamente allí cuando nadie mira! Tengo un artículo en el que estoy trabajando que convierte la observación cuántica en una característica bastante fundamental de cómo funciona un universo termodinámico, en lugar de un tema misterioso sobre los observadores conscientes. ¡En algún momento bastante pronto!
Terry, es bueno que estés trabajando en estos temas fundamentales, me encantaría leer tu artículo. He hecho algunos trabajos por mi cuenta, con respecto a la existencia fundamental. La hipótesis es la siguiente: solo existe una partícula, esta partícula va a una velocidad infinita, en nuestra realidad, sale agujeros blancos y sale a través de agujeros negros en un instante sin usar tiempo. En cada partícula fundamental hay un par de agujeros blancos en miniatura de agujeros negros, en una dirección opuesta a los puentes de Rosen Einstein que se estabilizan entre sí, formando un binario blanco/negro, vinculado a potenciales futuros y potenciales pasados...
Cada par de potenciales de un agujero negro, un agujero blanco, forma un campo cuántico local de potenciales cuánticos. Los binarios en blanco y negro pueden entrelazarse aún más, creando campos cuánticos más grandes. Cada centro como partículas hasta las galaxias crea estos campos cuánticos, llenando el universo con múltiples campos cuánticos. Un campo cuántico puede, dirigido por la conciencia, enviar una onda a otro campo cuántico lejano a una velocidad instantánea utilizando múltiples campos cuánticos como el medio perfecto. Ondas con velocidad infinita, en un medio no físico, sin partículas involucradas y sin romper las leyes de la física...
Entonces, esta partícula de Dios, que @annav una vez la llamó, viaja constantemente hacia atrás en el tiempo, lo que haría que terminara en el Big Bang, pero la partícula está en todas partes, por lo que el tiempo y el espacio son fundamentalmente circulares, o esta partícula hace un bucle en el tiempo. Entonces, esta teoría puede parecer un poco descabellada para la mayoría, pero encontré la evidencia física más grande de ella: ( physics.stackexchange.com/questions/207317/… ) Mientras que el binario del agujero negro todavía se esconde. La materia/energía oscura puede entonces ser el QF galáctico tirando hacia adentro y empujando hacia afuera.
También podríamos preguntarnos si la física de la velocidad y el potencial infinitos tiene que ver con la inteligencia misma. Parece romper la causalidad ya que el efecto puede preceder a la causa, es como obtener una respuesta de un futuro potencial. Las neuronas de nuestro cerebro no se tocan, y hay afirmaciones de observar tanto saltos cuánticos como vibraciones cuánticas, lo que podría resolver el misterio de la inteligencia. La biología cuántica observa extraños efectos cuánticos en nuestro ADN, si el campo cuántico de nuestro ADN se enreda, podríamos estar caminando en nuestros propios campos cuánticos, donde la conciencia es el Rey de los potenciales para experimentar.
Enos, claramente has pensado mucho en tus ideas y te deseo lo mejor. Pero el borrador que mencioné es una vinculación bastante mundana de la observación cuántica con ciertas características estadísticas del entrelazamiento de múltiples partículas, y no tiene ninguna similitud con lo que acabas de describir. Lo siento.
Formulé una nueva pregunta que es relevante para la hipótesis de Wheeler Feynman, por lo que vinculé su respuesta en la pregunta. physics.stackexchange.com/questions/316050/… Si tiene alguna idea, puede compartirla, ¡gracias!
Gracias por el aviso, Enos, echaré un vistazo un poco más tarde hoy.

Aclaras en los comentarios a la respuesta de @FredericBrünner:

La pregunta es ¿Se puede emitir un fotón sin un receptor?

Sí. Un átomo en estado excitado emitirá un fotón al espacio, vacío, lo que sea.

Y parece que los fotones que no golpean un receptor nunca se pueden medir,

Equivocado. Si configura un experimento con átomos en un estado excitado, sabrá que se ha liberado un fotón al encontrarlo en el estado fundamental. Esa es una medida definitiva.

por lo que es difícil probar si están allí.

Si desea probar la existencia de fotones, debe tener algo que pueda interactuar con ellos, sí. No es dificil.

Pero la entrada de energía de una bombilla en el espacio producirá una cierta cantidad de fotones,

Ya sea en el espacio o no, esto es cierto. El sol es una enorme bombilla en el espacio.

y si tenemos un receptor conectado esperaríamos un aumento en la radiación medida,

nuestros ojos se conectan con la luz del sol y miden la radiación electromagnética. Se necesitan diferentes detectores si la radiación se absorbe y se convierte en calor.

si todos los fotones deben estar conectados a un receptor.

No. Esta es una premisa equivocada. El flujo de luz/ondas electromagnéticas del sol se puede calcular con precisión y sabemos que dispersa los mismos fotones por unidad de área a la misma distancia, ya sea que exista un cuerpo absorbente o reflectante o no.

Es un experimento de observación que podría descartar o confirmar por completo la pregunta hipotética.

ciertamente la hipótesis de que un fotón tiene que tener un receptor se descarta del experimento con el sol.

Por supuesto que estoy de acuerdo en que se emiten fotones y entiendo que podemos medir el estado de energía de un átomo y probar que se ha emitido un fotón. También entiendo que la concentración observada de fotones es la misma a la misma distancia del emisor. Pero el instrumento de observación sirve como receptor, por lo que parece casi imposible observar directamente los fotones que no golpean un receptor. Entonces, ¿cómo podemos saber con certeza que están ahí? Probablemente estén allí, pero si un fotón necesita un receptor para ser emitido, los fotones que no interactúan no están allí.
Ahí es donde entran las matemáticas, tanto en la mecánica clásica como en la mecánica cuántica. Cuando un cohete se dirige contra un edificio, solo sabes que un cohete golpeará el edificio por las matemáticas. Sin embargo, si estás en el edificio y viene un cohete y tu sistema de detección lo proyecta allí, no te quedas allí para verificarlo. la luz del sol sigue una fórmula matemática, y se prueba continuamente con cualquier nuevo satélite enviado, por no hablar de los planetas existentes y sus reflejos. La luz cae sobre los objetos donde los cálculos dicen que debería hacerlo. Entonces es solo
un punto filosófico que haces aquí. Las matemáticas nos permiten no hacer los experimentos colocando detectores por todas partes porque es una forma abreviada de muchas medidas que llevaron a la destilación de la fórmula matemática, por lo que no es necesario colocar un detector para saber que habrá algo allí para detectar.
En el campo de la mecánica cuántica, la observación de una partícula puede decidir dónde estará la partícula. Esto nos parece extraño porque tiene algunos problemas con la causalidad o el tiempo de causa y efecto, pero explica las observaciones. Si tenemos partículas con masa como la de una explosión, estoy de acuerdo en que se distribuirán de forma más o menos aleatoria en todas las direcciones, y no tenemos que observar todas las partículas para entender esto. Pero el fotón es una onda electromagnética sin masa con la velocidad de la luz en el vacío, y podría tener un comportamiento diferente, como una conexión de onda a un receptor.
Si los fotones tienen que tener un receptor, nos parecerá que el efecto ocurre antes que la causa, por lo que entra en conflicto con nuestra visión de la causalidad. Pero la solución avanzada a las ecuaciones de Maxwells y la ecuación de ondas electromagnéticas tiene tal solución donde el efecto ocurre antes que la causa (Vea el enlace en mi publicación). Entonces, ¿puede ser real este syntropi que nos parece increíble? Los campos magnéticos se conectan y las corrientes eléctricas como una chispa se conectan, entonces, ¿la onda electromagnética también tiene que tener una conexión con un receptor? No lo sé, y la pregunta hipotética aún parece no resuelta.

¿Quiere decir que el emisor, la partícula cargada eléctricamente, es la única partícula en el universo? Si así es como te refieres a tu pregunta, aquí tienes una posible respuesta.

Dado que la pregunta se trata de una situación muy hipotética , se debe comenzar con un escenario hipotético y luego construir desde esa posición.

Imaginemos que hay un electrón en el espacio solo. La pregunta es:

¿Puede este electrón completamente aislado emitir un fotón?

Suponemos que las leyes de la física se cumplen en este caso como normales.

Algunos de los hechos que sabemos sobre el electrón

(i) De acuerdo con la electrodinámica clásica, una partícula cargada eléctricamente irradia ondas electromagnéticas solo cuando está sujeta a aceleración, o por alguna razón reduce su energía.

(ii) Desde el punto de vista de la mecánica cuántica, el electrón no puede estar en un estado de reposo absoluto, porque entonces su impulso aumentará de manera impredecible por las fluctuaciones cuánticas del vacío.

(iii) Si el electrón se mueve con un momento constante, entonces, de acuerdo con el principio de incertidumbre, su posición será totalmente indeterminada, es decir, el electrón estará repartido por todo el espacio disponible para él.

(iv) El vacío tiene una estructura invariante de Lorentz, que requiere la presencia de un positrón. Este es un resultado de la teoría de Dirac.

ANÁLISIS:

Según (i): el electrón no podrá emitir un fotón. La emisión de un fotón por un átomo, como se menciona en otra respuesta, supone que el electrón ha absorbido cierta cantidad de energía en un momento anterior, por lo que tendrá que volver a emitirlo, ya que hay un nivel de energía más bajo debajo de él. De todos modos, en este caso el electrón no es una partícula aislada en un espacio “vacío” como se hipotetiza.

Según (ii): el electrón se acelerará y por tanto emitirá fotones, e incluso es posible que los reabsorba (diagramas de autoenergía).

De acuerdo con (iii): la energía del electrón estaría bien definida y sería constante, por lo que no podría emitir ninguna energía, por lo que no habría emisión de fotones. ¡Si el electrón siguiera emitiendo fotones desde ese estado, pronto perdería toda su energía y terminaría siendo una partícula cargada eléctricamente sin masa!

Según (iv): el electrón no puede estar solo, sin el positrón. Esto es necesario por la invariancia de Lorentz del vacío. Entonces, el electrón intercambiará fotones con el positrón, e incluso podría sufrir la aniquilación del par.

Dado que la invariancia de Lorentz es una propiedad inherente de la naturaleza, en mi opinión, el escenario (iv) es el más probable que cualquiera de los otros.

Su respuesta/pregunta es fascinante. Pero no quise decir que la partícula cargada es la única partícula en el universo, quise decir todas las partículas que pueden emitir fotones. Terry entendió mi pregunta, tal vez incluso mejor que yo. Explica que Feynman ha investigado este tema. Menos mal que no lo sabía de antemano porque entonces no habría obtenido toda la alegría de ello. Así que siguiendo los enlaces terminé con otra teoría de Feynman, el hipotético universo de un electrón. El syntropi parece crear una sincronicidad fascinante;-) en.wikipedia.org/wiki/One-electron_universe
No creo que sea posible tener un universo de un electrón, porque el electrón no es neutral y tiene masa. Entonces no está en equilibrio de carga y está restringido por la velocidad de la luz y tiene impulso. Pero un universo compuesto por una masa menos radiante principal que viaja a una velocidad infinita muy por encima de C, que va a todas partes al mismo tiempo e interactúa consigo mismo, creando gravedad, partículas, magnetismo, electricidad y el propio universo, podría ser una posible solución. Entonces todo es una cosa, y todo es uno, y todo está conectado. Y si todo está conectado, el fotón no es una excepción.
@EnosOye Me alegra ver que su conclusión concuerda con la mía (vea el texto en negrita al final de mi respuesta). No estoy seguro de extrapolar esa conclusión para incluir todos los efectos interesantes que está mencionando. El universo conocido está en cierto modo interconectado de esta manera a través de las leyes de la mecánica cuántica. ¡Es un "universo indiviso" como dijo David Bohm!
Estamos de acuerdo en que hay un número específico de bloques de construcción con propiedades iguales que componen nuestro universo. Algunos los dividen aún más en cuerdas y la teoría de cuerdas. Pero para crear partículas iguales como electrones, protones o quarks... necesitamos una cuerda específica con propiedades establecidas para ser el bloque de construcción principal. Y si esta cuerda no tiene masa y es infinitamente rápida y puede interactuar consigo misma para crear estructuras cada vez más complejas, podría ser solo una cuerda creando todo el universo. Entonces, ¿cuánta energía se necesita para acelerar una cuerda sin masa a una velocidad infinita? ¿Cero?
¿Puede algo sin masa, como la energía o la información, tener una velocidad superior a la de la luz? Este enlace es interesante: nature.com/news/2008/080813/full/news.2008.1038.html ¿Existe realmente un límite de velocidad para partículas sin masa? Esto también es relevante para la respuesta de Terry.
Esto es interesante y me llevó a publicar una nueva pregunta: ¿Podría haber una partícula que teje la estructura del universo?: physics.stackexchange.com/questions/55440/…

En primer lugar, el "punto de vista" de un fotón no está bien definido. No se puede usar una transformación de Lorentz para llegar al marco de reposo de un fotón.

Además, un fotón es una entidad física propia que puede existir independientemente de cualquier receptor. En principio, puede continuar "para siempre" sin ser absorbido por algo.

Con respecto al árbol en el bosque: supongamos que tiro una pelota de béisbol lo más lejos que puedo al espacio vacío. Incluso si no vuelvo a saber de él y si nadie lo detecta, sigue siendo real.

Creo que veo el problema con el marco de referencia de los fotones, si la distancia entre el emisor A y el receptor B se vuelve cero, A y B se fusionan en un solo punto. Con relación a este punto de referencia tenemos transferencia instantánea de energía e información. Si el fotón se ralentiza cuando se transfiere a través del delgado plasma del espacio, entonces podríamos tener una distancia relativa entre A y B.
Para tener una idea de la declaración en mi primer párrafo, debe familiarizarse con la teoría de la relatividad especial. Sin embargo, todas sus consideraciones no cambian el hecho de que un fotón sigue siendo una entidad propia, como ya mencioné.
Entonces, ¿el fotón es una entidad física propia? ¿Cuánto dura la onda EM? ¿Es continuo? Por cierta referencia creo que sí. Soy relativamente nuevo en relatividad, así que siéntete libre de criticar mi argumentación.
Sí, lo es. Para comprender mejor su naturaleza, debes darte cuenta de que dentro de la teoría cuántica de campos, los fotones se describen como cuantos de campo del campo electromagnético. Si no ha estudiado las matemáticas detrás de esta declaración hasta ahora, debe tomarlo así: un fotón no es una "onda continua"; se puede imaginar como una partícula localizada que se mueve a través del espacio-tiempo.
Gracias por la sugerencia. Entonces, si los fotones se emiten aleatoriamente al espacio, tendremos algunos fotones que no llegarán a un receptor. Pero si tratamos de observar estos fotones, el instrumento de observación se convierte en el receptor. Entonces nunca seríamos capaces de observar estos fotones. Entonces, ¿cómo podemos saber que están allí?
Si no los envías ni los detectas, no sabes que los fotones están ahí.
Hmm... Entonces, para probar completamente esta pregunta hipotética, ¿podríamos lanzar una bombilla al espacio y ver si un receptor conectado medirá más lux? Por otra parte, el plasma del universo podría actuar como un buen receptor y arruinar el experimento.
No veo el problema. La luz se puede enviar o no. La luz puede ser detectada o no. ¿Cuál es exactamente su pregunta?
La pregunta es ¿Se puede emitir un fotón sin un receptor? Y parece que los fotones que no golpean un receptor nunca se pueden medir, por lo que es difícil probar si están allí. Pero la entrada de energía de una bombilla en el espacio producirá una cierta cantidad de fotones, y si tenemos un receptor conectado, esperaríamos un aumento en la radiación medida, si todos los fotones deben estar conectados a un receptor. Es un experimento de observación que podría descartar o confirmar por completo la pregunta hipotética.
Puedes inferir que los fotones fueron emitidos por conservación de la energía. Si usa una cierta cantidad de energía para producirlos (por ejemplo, con un láser), es decir, potencia ese láser, entonces, por conservación de la energía, los fotones se llevan parte de ella. De esa manera, sabrá que están allí sin detectarlos directamente.
Gracias. Entonces, si la entrada de energía a un láser es la misma cuando se dirige contra el espacio vacío o contra la tierra. Entonces podríamos haber probado la existencia de los fotones no interactivos por observación indirecta.
Podría ver otro posible método de observación de fotones en el espacio. Los fotones pueden acelerar electrones mediante la aceleración de Wakefield sin ser absorbidos. Entonces, si podemos observar los electrones acelerados o el campo magnético que crean, podemos observar indirectamente los fotones. Este enlace puede no tener nada que ver con esto, pero podría y es una lectura interesante de todos modos: science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2008/30oct_ftes
@FredericBrunner Creo que la pregunta aún no está respondida. ¿Puede un electrón solitario en el espacio emitir un fotón, incluso cuando no hay receptores alrededor para absorberlo?
No veo cómo no respondí la pregunta, pero aquí está mi respuesta nuevamente: Sí, puede.

El Fondo Cósmico de Microondas incluye fotones que no serán absorbidos antes de que el universo se infle hasta el punto en que no haya nada contra lo que chocar nunca más. Si partes de la última dispersión tuvieran algún impedimento para liberar esa energía, creo que nos daríamos cuenta.

El fotón transporta energía. Las partículas hacen eso. ¿En qué se diferencia del electrón, al que se le permite existir sin quejarse? Si una linterna (o un cohete de fotones) emite partículas con impulso, retrocede sin tener en cuenta lo que suceda con el escape más tarde en otro lugar. Me pregunto si el problema se está confundiendo con los campos portadores de energía no radiativa y los llamados "fotones virtuales". Un objeto cargado no reaccionará sin que otro objeto cargado intercambie fotones virtuales con él.

sí, así es como son las cosas ... por otro lado, el QED lo deja más claro (haciendo que Feynman partiera de la teoría del absorbente para entrar en QED). Sin embargo, a este respecto, puedo sugerir dos experimentos que indican que esta es realmente la dirección correcta de interpretación: el efecto Purcell (tengo un artículo titulado <>) y <>

Su respuesta podría mejorarse con información de apoyo adicional. Edite para agregar más detalles, como citas o documentación, para que otros puedan confirmar que su respuesta es correcta. Puede encontrar más información sobre cómo escribir buenas respuestas en el centro de ayuda .
¿Se puede emitir un fotón sin un receptor?
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