За какое время электрон поглощает фотон?

Liana007

Собственно, кто-нибудь знает характерное время поглощения кванта света электроном? Какого порядка эта величина?

zuzaka

вообще, считается, что фотон поглощается не электроном, а атомом.
Характерное время = a/c

yurimedvedev

^(-20) - 10^(-16)
искать по словам "характерное время электромагнитного взаимодействия".

Liana007

Вопрос не о поглощении фотона электроном, связанным с ядром атома (т.е. не об электронном переходе в атоме). Вопрос о поглощении свободным электроном кванта света.

yurimedvedev

вообще, считается, что фотон поглощается не электроном, а атомом.
Ты чо-то совсем глючишь. В каких процессах?

yurimedvedev

Вопрос о поглощении свободным электроном кванта света.
А такого вообще не бывает. Ботай закон сохранения энергии-импульса.

CHYDO

Ох, давно ядро было, но если ориентироваться по тому, что взаимодействие - электромагнитное (поправьте меня, если ошибаюсь то характерное время взаимодействия - 10^(-18) сек

Взаимодействие: электромагнитное.
Константа взаимодействия: 10^(-2)
Участвующие частицы: заряженные частицы
Кванты поля (калибровочные бозоны): gamma-квант
Масса кванта поля, ГэВ: 0
Характерное время взаимодействия, сек: 10^(-18)
Радиус взаимодействия, см: inf

zuzaka

во всех, которые мы (т.е. студенты, не занимающиеся элем.частицами) изучали
a/c = 10^(-8)/10^10 = 10^(-18 что вполне соответствует цитате из Капитонова.

natali22061979

электрон поглощает фотон

Что-то вы, батенька, глючите. Электроны не умеют поглощать фотоны. Они их умеют рассеивать. См., например, Комптон-эффект.

KaterinKa

Электрон поглощает фотон и превращается в виртуальный электрон. А потом через некоторое время выплевывает фотон обратно. Это время пропорционально пропагатору виртуального электрона (определяется масштабом нарушения закона сохранения энергии).
Хоть такое представление и чистая фикция, но, может быть, что-то такое имел в виду автор?

natali22061979

ааааа....
Ну если тока так

dimitriymds

Если дело обстоит так, как ты написал, то ЭТО опять-таки Комптон-эффект в низшем порядке теории возмущения...
определяется масштабом нарушения закона сохранения энергии
лучше сказать, определяется соотношением неопределенности.

KaterinKa

Если дело обстоит так, как ты написал, то ЭТО опять-таки Комптон-эффект в низшем порядке теории возмущения...
Да, это я понимаю. Наверное, можно в принципе оценить как-нибудь характерный масштаб нарушения закона сохранения энергии в такой диаграмме, а из него определить характерное время процесса. Хотя это может и не иметь никакого физического смысла.
Сам акт поглощения электроном фотона и образования виртуального электрона - это фикция, как и сам виртуальный электрон. Не знаю, можно ли говорить тут о каком-то времени.
Может быть, время, о котором спрашивает автор, связано как-то со временем редукции состояния квантовой системы при измерении?
В общем, тут нужен специалист по квантовой теории поля и принципиальным вопросам квантовой теории, каковым я не являюсь.

dimitriymds

Наверное, можно в принципе оценить как-нибудь характерный масштаб нарушения закона сохранения энергии в такой диаграмме,
пардон, но с точки зрения диаграмматики Фейнмана никаких нарушений в плане сохранения энергии-импульса нет. Электрон, пусть даже виртуальный, будет иметь такую энергию-импульс, как того и требует сохранение энергии-импульса!
Сам акт поглощения электроном фотона и образования виртуального электрона - это фикция, как и сам виртуальный электрон.
почему же фикция?
Кроме того, как ты собираешься оценивать при этом время поглощения? И причем тут виртуальный электрон? Это объект, отличный от реального, физического, электрона. И ему, этой виртуальной частице, наплевать, как она появилась, кто, что и как там до него поглотил... Если говорить на языке диаграмм Фейнмана, то процес поглощения (эквивалентно, испускания) гамма-кванта электроном описывается вершинкой взаимодействия. И о времени тут не приходится говорить. То есть, как я понимаю, имплицитно понимается, что ЭТО происходит мгновенно.

KaterinKa

Ну да, я имел в виду степень схода частицы с массовой поверхности, сорри.
Фикция потому, что сама диаграмма Фейнмана - это всего лишь представление теории возмущений. Не знаю, можно ли действительно интерпретировать диаграмму как развертку по времени какого-реального процесса. Если можно, то хорошо.
Лучше попытаться ответить на вопрос автора треда любой ценой, ибо указание на то, что вопрос некорректен - это не ответ.
Конечно, акт вершинного взаимодействия происходит мгновенно, но, учитывая то, что электрон может поглотить фотон только превратившись в виртуальный электрон, для практических целей можно считать, что время поглощения электроном фотона равно времени жизни образовавшегося при этом виртуального электрона. Вырисовывается следующий рецепт:
1) Рассматриваем процесс слияния фотона и электрона, при котором образуется виртуальный электрон.
2) Считаем импульс и энергию образовавшегося виртуального электрона.
3) Вычисляем степень схода виртуального электрона с массовой поверхности.
4) По соотношению неопределенностей для энергии-времени находим время.
Опять повторю, что я не диаграмматик, просто пытаюсь ответить как-то более-менее конструктивно на вопрос автора.

dimitriymds

диаграмма Фейнмана - это всего лишь представление теории возмущений
да, истину глаголишь.
Не знаю, можно ли действительно интерпретировать диаграмму как развертку по времени какого-реального процесса.
можно! Диаграмма Фейнмана ещё имплицитно подразумевает ось времени (о направлении которой договариваются заранее поэтому то, что изображает граф Фейнмана - это процесс ВО ВРЕМЕНИ !
но, учитывая то, что электрон может поглотить фотон только превратившись в виртуальный электрон, для практических целей можно считать, что время поглощения электроном фотона равно времени жизни образовавшегося при этом виртуального электрона.

В таком случае ты находишь время жизни виртуального электрона, а не время поглощения реальным электроном реального фотона... То, что происходит после поглощения фотона, ни коем образом не отразится на том, что было ДО ЭТОГО ! Иначе рушится причинность... Поэтому предложенный тобой метод - вовсе не ответ, а ввод в заблуждение, уж извини. По логике вещей, предложенный тобой способ расчета должен как-то отражать и факт излучения виртуальной частицей гамма-кванта. А тут, твоими словами, требуется время... Получается, что так ты расчитываешь время поглощения + время испускания... То есть явно не то, что хочет автор.
указание на то, что вопрос некорректен - это не ответ
в данном случае, это исчерпывающий ответ!
Какая-то новая терминология пошла в обиход... Новое слово в науке:
процесс СЛИЯНИЯ фотона и электрона,
СТЕПЕНЬ СХОДА виртуального электрона с массовой поверхности...

Требуются пояснения по этой терминологии.

KaterinKa

граф Фейнмана - это процесс ВО ВРЕМЕНИ !
Когда я итерирую, например, уравнение Липпмана-Швингера, то у меня там нет никакого времени. Неудивительно, так как рассматривается стационарная задача взаимодействия. Я подозреваю, что время потом вводится искусственно, чтобы легче было воспринимать диаграмму.
Иначе рушится причинность...
Причинность то и дело рушится в микромире... тебя это удивляет?
Требуются пояснения по этой терминологии

Очень просто. Насчет слияния. Вначале - электрон + фотон, то есть 2 частицы. В конце - виртуальный электрон, то есть 1 частица. Что произошло в промежутке? Очевидно, две частицы подошли друг к дружке и слились в одну. Слияние.
Степень схода с массовой поверхности - так нам называли на лекциях. Жаргон, конечно, но приемлимо.
предложенный тобой метод - вовсе не ответ, а ввод в заблуждение

Автору нужно время. Ненулевое, я так понял (нулевое слишком банально). Я предлагаю какой-то ответ. Если можешь предложить лучше, давай.
PS Не люблю сраться, понимаю, что бред пишу, но бывают в науке ситуации, когда вопрос заведомо бредовый, а отвечать на него нужно несмотря на то, что по здравому смыслу ответа нет.

dimitriymds

Причинность то и дело рушится в микромире... тебя это удивляет?
приведи примеры нарушения этого принципа в реальной жизни.
есть теории, где этот принцип нарушается..., но это признак некачественной теории!
любая реалистическая теория должна удовлетворять принципу причинности.
Когда я итерирую, например, уравнение Липпмана-Швингера, то у меня там нет никакого времени. Неудивительно, так как рассматривается стационарная задача взаимодействия. Я подозреваю, что время потом вводится искусственно, чтобы легче было воспринимать диаграмму.
не совсем понимаю, о чем речь. Ну да ладно, видимо, мы говорим о разном. И причем тут уравнение Липпмана-Швингера?
Автору нужно время. Ненулевое, я так понял (нулевое слишком банально). Я предлагаю какой-то ответ. Если можешь предложить лучше, давай.
Ну уж если ему нужен ответ ненулевой, то это не означает, что надо выдумывать. Развивать фантазии - дело, конечно, приятное, но не надо терять почву под ногами. Просто надо уточнить, что же на самом деле имелось в виду. Я склонен к мнению, что речь шла об атоме, но не электроне. Но тут совсем другое дело...
но бывают в науке ситуации, когда вопрос заведомо бредовый, а отвечать на него нужно несмотря на то, что по здравому смыслу ответа нет.
это уже не наука!

Sergey79

Хоть и люблю сам пофлудить на подобные темы, но что-то сейчас не то настроение.
Посему соглашусь с . Здесь есть верный железобетнонный ответ: "такого времени не существует". А "ответ любой ценой", соответственно, является просто-напросто неверным.
Ну а если пофантазировать, то это запросто:
Например, t = (длина электрона) / (скорость света).
в "единицах теоретиков" h=c=1, длина=1/масса, а масса электрона известна. Вычисляем длину, восстанавливаем размерность и подставляем.

Liana007

Автору нужно время. Ненулевое, я так понял (нулевое слишком банально). Я предлагаю какой-то ответ. Если можешь предложить лучше, давай.
Да, меня интересует не сам процесс поглощения, а масштаб времени, за которое этот процесс происходит. Мне нужно сравнить с временным масштабом 10^(-15)-10^(-16) c. Правомерно ли в таком масштабе времени говорить о мгновенном поглощении кванта света? Или нет? (мгновенным значит по времени пренебрежимо малым)

Sergey79

Сперва переформулируй задачу. Ибо нет такого процесса "электрон поглощает фотон". Просто нет. А есть процесс, про который ты думаешь, что "электрон поглощает фотон". Вот опиши этот процесс, тогда можно будет что-то обсуждать.

dimitriymds

За дело взялись теоретики...!
Полностью согласен с .

STASSS

ну классический радиус электрона в качестве масштаба тебя не устраивает ?

KaterinKa

Это и есть 1/m в единицах h=c=1.

KaterinKa

Хочу сказать по теме: при формулировки того, что является искомым "временем поглощения фотона" нужно не забывать про азы, а именно про принцип дополнительности, сформулированный еще блаженной памяти Нильсом Бором.
А конкретнее, указанное "время поглощения фотона" должно быть принципиально измеряемым при помощи макроскопических приборов (лучше, если автор сам укажет принципиальную схему измерения). А то, указав неизмеримую величину, можно дать почву для всяких гнусных спекуляций, что и показала моя краткая (в 2-3 поста) полемика с уважаемым Квантом.

Liana007

Ок. Значит ситуация следующая. Имеется металл, атомы в котором находятся в узлах кристаллической решетки. Под "свободными электронами" я понимаю электроны, находящиеся в зоне проводимости (т.е. "электронный газ"). Они понятное дело находятся в поле зарядов решетки. Теперь рассмотрим поверхностный слой этого металла (шириной порядка нескольких десятков атомных слоев). На поверхность металла падают кванты света и "поглощаются" теми самыми "свободными электронами" в поверхностном слое. О том, что они именно "поглощаются", свидетельствует вылет электронов с поверхности с большой кинетической энергией (это понятно не эффект Комптона). Вопрос задам тогда следующим образом: каково характерное время такого взаимодействия кванта света видимого диапазона со "свободным электроном" в поверхностном слое?

KaterinKa

Я так понимаю, что это "поглощение" электроном фотона имеет коллективную природу. Точнее, электронный газ выступает некоторым посредником при поглощении фотона и передачи его энергии электрону.
А раз это коллективный эффект, то для него есть масштаб времени в виде плазменной частоты
omega=sqrt(4 pi e^2 n_e/m_e).
То есть, насколько я знаю, все, что происходит быстрее в электронном газе или плазме - это чисто парные взаимодействия, так как коллективные взаимодействия распространяются с конечной скоростью.

KiLL-30-RUS

Вопрос не корректный . Какой именно электрон и фотон?
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: