Che cosa sono i fotoni con il più basso stato di energia meccanica quantistica dei fotoni?
doc-5297
Nella fisica delle particelle, questa diseguaglianza permette una comprensione qualitativa delle particelle virtuali che trasportano slancio, scambio con cui e con le particelle reali, è responsabile della creazione di tutte le forze fondamentali conosciute (più precisamente note come interazioni fondamentali). I fotoni virtuali (che sono semplicemente il più basso stato di energia meccanica quantistica dei fotoni) sono anche responsabili dell' interazione elettrostatica tra le cariche elettriche (che si traduce nella legge Coulomb), del decadimento radiativo spontaneo di stati atomici e nucleari usciti, della forza Casimir, delle forze di legame van der Waals e di altri fenomeni osservabili.
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doc-16809
Nella meccanica quantistica e nella teoria del campo quantistico, il vuoto è definito come lo stato (cioè la soluzione alle equazioni della teoria) con la minore energia possibile (lo stato del suolo dello spazio di Hilbert). Nell' elettrodinamica quantistica questo vuoto è chiamato' vuoto QED' per distinguerlo dal vuoto della cromodinamica quantistica, indicato come vuoto QCD. Il vuoto QED è uno stato in cui non ci sono particelle importanti (da cui il nome) e non ci sono fotoni. Come descritto sopra, questo stato è impossibile da raggiungere sperimentalmente. (Sempre se ogni particella di materia potesse in qualche modo essere rimossa da un volume, sarebbe impossibile eliminare tutti i fotoni del corpo nero).
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doc-8509
In un famoso articolo del 1936 con Garrett Birkhoff, il primo lavoro mai realizzato per introdurre le logiche quantistiche, von Neumann e Birkhoff dimostrarono per prima cosa che la meccanica quantistica richiede un calcolo propositivo sostanzialmente diverso da tutte le logiche classiche e isolò rigorosamente una nuova struttura algebrica per le logiche quantistiche. Il concetto di creare un calcolo propositivo per la logica quantistica è stato delineato per la prima volta in una breve sezione del lavoro di von Neumann del 1932, ma nel 1936, la necessità del nuovo calcolo propositivo è stata dimostrata attraverso diverse prove. Ad esempio, i fotoni non possono passare attraverso due filtri successivi polarizzati perpendicolarmente (ad esempio, uno orizzontale e l' altro verticale), e quindi, a fortiori, non possono passare se un terzo filtro polarizzato diagonalmente viene aggiunto agli altri due, prima o dopo di loro nella successione, ma se il terzo filtro viene aggiunto tra gli altri due, i fotoni passeranno effettivamente attraverso. Questo fatto sperimentale è traducibile in logica come nonmutatività della congiunzione. E' stato anche dimostrato che le leggi di distribuzione della logica classica, e non sono valide per la teoria quantistica.
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doc-5287
Nella meccanica quantistica, l' energia è definita in termini di operatore energetico come derivato temporale della funzione d' onda. L' equazione di Schrödinger equipara l' operatore energetico all' energia totale di una particella o di un sistema. I suoi risultati possono essere considerati come una definizione di misurazione dell' energia nella meccanica quantistica. L' equazione di Schrödinger descrive la dipendenza spaziale e temporale di una funzione ondulatoria (non relativistica) in lenta evoluzione dei sistemi quantistici. La soluzione di questa equazione per un sistema legato è discreta (un insieme di stati consentiti, ciascuno caratterizzato da un livello energetico) che si traduce nel concetto di quanta. Nella soluzione dell' equazione di Schrödinger per qualsiasi oscillatore (vibratore) e per le onde elettromagnetiche sotto vuoto, gli stati energetici risultanti sono correlati alla frequenza in base alla relazione di Planck:  (dove  è la costante di Planck e la frequenza). Nel caso di un' onda elettromagnetica questi stati energetici sono chiamati quanta di luce o fotoni.
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doc-12306
Riconosciuta per la prima volta nel 1900 da Max Planck, era originariamente la costante di proporzionalità tra l' incremento minimo di energia, E, di un ipotetico oscillatore caricato elettricamente in una cavità che conteneva radiazione del corpo nero, e la frequenza, f, della sua onda elettromagnetica associata. Nel 1905 il valore E, l' incremento minimo di energia di un ipotetico oscillatore, era teoricamente associato da Einstein con un elemento "quantistico" o minimo dell' energia dell' onda elettromagnetica stessa. La luce quantistica si comportava sotto certi aspetti come una particella elettricamente neutra, in contrasto con un' onda elettromagnetica. Alla fine fu chiamato il fotone.
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doc-12308
Allo stesso modo, la piccolezza della costante Planck riflette il fatto che gli oggetti e i sistemi quotidiani sono costituiti da un gran numero di particelle. Ad esempio, la luce verde con una lunghezza d' onda di 555 nanometri (la lunghezza d' onda approssimativa alla quale gli occhi umani sono più sensibili) ha una frequenza di 701454000000000000000?540 THz (701454000000000000000?540×1012 Hz). Ogni fotone ha un' energia E = hf = 69813580000000000000000?3,58×10-19 J. Si tratta di una quantità molto piccola di energia in termini di esperienza quotidiana, ma l' esperienza quotidiana non riguarda i fotoni individuali più che i singoli atomi o molecole. Una quantità di luce compatibile con l' esperienza quotidiana è l' energia di una mole di fotoni; la sua energia può essere calcolata moltiplicando l' energia del fotone per la costante Avogadro, NA 70236022000000000000000?6.022×1023 mol-1? Il risultato è che la luce verde della lunghezza d' onda 555 nm ha un' energia di 70052160000000000000000000000?216 kJ/mol, un' energia tipica della vita quotidiana. particelle.
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doc-5288
Per esempio, si consideri l' annientamento elettrone-positrone, in cui la massa residua delle singole particelle viene distrutta, ma l' equivalente inerzia del sistema delle due particelle (la sua massa invariante) rimane (poiché tutta l' energia è associata alla massa), e questa inerzia e la massa invariante viene trasportata da fotoni che individualmente sono massless, ma come un sistema mantengono la loro massa. Si tratta di un processo reversibile - il processo inverso si chiama creazione di coppia - in cui la massa residua delle particelle è creata dall' energia di due (o più) fotoni che annientano. In questo sistema la materia (elettroni e positroni) viene distrutta e trasformata in energia non materiale (i fotoni). Tuttavia, la massa totale del sistema e l' energia non cambiano durante questa interazione.
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doc-13787
Dopo il successo dell' elettrodinamica quantistica, Feynman passò alla gravità quantistica. Per analogia con il fotone, che ha spin 1, ha indagato le conseguenze di un campo libero senza massless spin 2, e derivato l' equazione del campo Einstein di relatività generale, ma poco più. Il dispositivo computazionale che Feynman scoprì allora per gravità,"fantasmi", che sono "particelle" all' interno dei suoi diagrammi che hanno la connessione "sbagliata" tra spin e statistiche, si sono rivelati preziosi nel spiegare il comportamento delle particelle quantistiche delle teorie Yang-Mill, per esempio, QCD e la teoria elettrodebole.
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doc-12315
I "fotoelettrici" emessi come risultato dell' effetto fotoelettrico hanno una certa energia cinetica, che può essere misurata. Questa energia cinetica (per ogni fotoelettrone) è indipendente dall' intensità della luce, ma dipende linearmente dalla frequenza; e se la frequenza è troppo bassa (corrispondente ad un' energia fotonica inferiore alla funzione di lavoro del materiale), nessun fotoelettroni viene emesso, a meno che una pluralità di fotoni, la cui somma energetica è maggiore dell' energia dei fotoelettrici, non agisca praticamente simultaneamente (multifotoni) fotoelettrici.
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doc-8506
Von Neumann è stato il primo a stabilire un quadro matematico rigoroso per la meccanica quantistica, noto come assiomi Dirac-von Neumann, con il suo lavoro del 1932 Matematica Fondamenti matematici della Meccanica Quantistica. Dopo aver completato l' assiomatizzazione della teoria del set, cominciò a confrontarsi con l' assiomatizzazione della meccanica quantistica. Si rese conto, nel 1926, che uno stato di un sistema quantistico poteva essere rappresentato da un punto in uno spazio (complesso) Hilbert che, in generale, poteva essere infinite-dimensionale anche per una singola particella. In questo formalismo della meccanica quantistica, le grandezze osservabili come la posizione o il momento sono rappresentate come operatori lineari che agiscono sullo spazio di Hilbert associato al sistema quantistico.
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doc-7670
Uno dei primi effetti quantistici da notare esplicitamente (ma non compresi all' epoca) fu un' osservazione di Maxwell che coinvolgeva l' idrogeno, mezzo secolo prima che arrivasse la teoria meccanica quantistica completa. Maxwell ha osservato che la capacità termica specifica di H2 si discosta inevitabilmente da quella di un gas diatomico sotto la temperatura ambiente e comincia ad assomigliare sempre più a quella di un gas monatomico a temperature criogeniche. Secondo la teoria quantistica, questo comportamento deriva dalla spaziatura dei livelli di energia rotazionale (quantizzata), che sono particolarmente ampi in H2 a causa della sua bassa massa. Questi livelli ampiamente distanziati inibiscono l' uguale ripartizione dell' energia termica in movimento rotazionale nell' idrogeno a basse temperature. I gas diatomici composti da atomi più pesanti non hanno livelli così largamente distanziati e non presentano lo stesso effetto.
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