¿Se irradia una partícula cargada en caída libre?

Answer 1

Respondo a esta pregunta aquí: Respuesta de Leo C. Stein a ¿Se irradia una carga en la parte superior de un polo aislante en la Tierra? Sin embargo, no voy a redirigir esta pregunta, porque las dos preguntas son claramente diferentes. Sin embargo, la física involucrada es exactamente la misma.

En resumen, un electrón no es solo un cuerpo de prueba: genera un campo electromagnético que impregna el espacio-tiempo, que puede hacer retroceder al electrón y, por lo tanto, el electrón puede “sentir” la curvatura del espacio-tiempo. Esto explica por qué no hay una paradoja en los electrones que se desvían del movimiento geodésico. El movimiento geodésico es solo para partículas de prueba sin propiedades adicionales (como el acoplamiento al campo EM).

Si hay o no radiación no depende de la elección del marco. Sin embargo, es un poco difícil de definir, porque en un punto siempre puedes elegir un indicador que haga que parezca que no hay radiación. Sin embargo, esta opción de medición puede no ser extensible a una región de tamaño comparable a la longitud de onda de la radiación.

Tu paréntesis es una pregunta no relacionada. En GR, la energía se conserva localmente (la divergencia covariante del tensor de tensión-energía se desvanece). Solo tiene una ley de conservación global si el espacio-tiempo admite un campo de vector de Matanza en el tiempo.

Answer 2

A2A. Brevemente, depende de quién lo observe y si alguien más lo observa.

Déjame explicarlo un poco. Una carga eléctrica tiene su campo electrostático, por lo general es una relación [math] 1 / r ^ 2 [/ math] en el espacio uniforme, adicionalmente curvada siguiendo la curvatura del espacio vista por el observador, ya que es una métrica general invariablemente relativista para colocar cualquier cosa en espacio-tiempo (macroscópico, sin embargo). Si se mueve o acelera en relación con usted como observador, verá que la intensidad del campo cambia junto con una corrección relativista (generalmente) que generalmente se describe como su componente magnético; es algo similar al efecto Doppler de una sirena que se aproxima y se va. . La radiación es el cambio del campo electromagnético como se muestra en:

(Fuente: Magnetismo, Radiación y Relatividad)

Si está relativamente estacionado con respecto a esa carga (por ejemplo, al caer junto con ella en el pozo gravitacional), no notará ninguna radiación en ella: el campo que experimenta es el mismo, por lo tanto, no hay radiación.

¿Qué pasa con otros observadores? Incluso si usted está parado a ese cargo, los otros pueden no estarlo. Sentirán el cambio de campo a partir de la carga, por lo que enviarán de vuelta su noción de ese mismo campo dispersado a usted.

Espero que esta presentación pueda ayudarlo con el tema, junto con las otras respuestas aquí.

Answer 3

Esta es una pregunta muy profunda. Leo Stein dio una buena respuesta hace un tiempo, pero me gustaría agregar un poco, porque creo que comete un pequeño error cuando dice que la existencia de radiación no depende del cuadro. De hecho, esa es una idea clave aquí!

La extrañeza central es que un electrón en caída libre no emite radiación como lo ve un observador en caída libre , mientras que un electrón soportado no emite radiación como lo ve un observador apoyado .

Por otro lado, si estás parado sobre la tierra, verás un electrón en caída libre como radiación. Y si estás cayendo libremente, verás un electrón que está sentado sobre una mesa como radiante.

¡Pero esto significa que la radiación existe para algunos observadores y no para otros! Eso parece muy sorprendente, pero de hecho es el resultado básico que conduce a la radiación de Unruh (o la radiación de Hawking si piensas en la gravedad).

Recomiendo: Radiación de una carga uniformemente acelerada , David G. Boulware, Annals of Physics 124 (1980). Encontré un PDF en línea, pero no estoy seguro de que la fuente esté autorizada, por lo que te haré una búsqueda … pero usar el título y el nombre debería encontrar uno si está disponible.

También puede intentar leer sobre la radiación de Unruh para tener una idea de cómo la presencia o ausencia de radiación puede depender del observador cuando se trata de la aceleración.

Answer 4

Esa es una muy buena pregunta, mi suposición es que no – – # 4 … un satélite en órbita – está en caída libre, por lo que si contiene una esfera cargada, ¿irradiaría? Si lo hiciera, ¿cómo se repondría la energía?

En lo que respecta a la creación de radiación, no debería hacer ninguna diferencia en cuanto al marco que ocupa el observador: el evento físico que crea la radiación es la aceleración de una carga con respecto al espacio. El espacio de velocidad puede no tener sentido, pero el espacio comunica fuerzas reactivas cuando los cuerpos se aceleran.

Después de encontrar esta pregunta algunos meses después de publicar mi respuesta original, hice un poco de investigación. Esto descubrió diferentes soluciones con diferentes conclusiones expresadas por expertos muy respetados. En el curso de ese breve estudio, una idea vino a la mente:

Si un electrón de caída libre en un campo gravitatorio no se irradia, ¿por qué no debería un electrón en reposo en el campo gravitatorio de la Tierra, irradiar?

Podría ser que el mecanismo de la radiación esté gobernado, no por la aceleración relativa debida a la condición gravitacional del espacio local, sino por la aceleración en relación con el marco del resto del universo. Para ser radiadores eficaces, las antenas deben adaptarse a la impedancia característica del espacio (uo / eo) ^ 1/2 . La permeabilidad y la permitividad del espacio libre son propiedades globales, por lo tanto, mediante una línea de razonamiento basada en la noción de que la radiación no es el resultado de la aceleración con respecto al espacio modificado por el campo gravitatorio de la materia local, sino que la radiación es el resultado de La aceleración de cargas con respecto a las características eléctricas del espacio absoluto. El electrón en la superficie de la tierra muy probablemente tendrá una aceleración insignificante hacia el universo, y en consecuencia irradiará muy poco o nada.

Answer 5

Mi pensamiento inmediato es “Sí”, dado que Bremsstrahlung es el fenómeno que ciertamente experimentan. Pero no puedo mejorar la respuesta más extensa de Leo C. Stein.

Answer 6

Absolutamente. Cualquier carga acelerada irradiará energía.