Ich habe eine etwas aus der Reihe gegriffene Frage:
Betrachten Sie ein einzelnes Elektron (oder es ist Strom, wenn Sie möchten). Das STATISCHE ELEKTROMAGNETISCHE Feld, das es umgibt, wird (zweifellos) eine Feldenergie (T) haben.
Die Standardbeschreibung der Wechselwirkung ist der Austausch eines virtuellen Photons. (Nehmen Sie der Einfachheit halber an, dass nur ein virtuelles Photon (mit beliebigem Impuls) ausgetauscht werden kann)
Frage: Gibt es eine Möglichkeit, die Feldenergie „in Bezug auf“ virtuelle Photonen auszudrücken???
Linie A: Jedes virtuelle Photon hat Energie-Impuls. Der Energie-Impuls des EM-Feldes ist eine gewichtete Summe über alle virtuellen Photonen.
Linie B: Der Energie-Impuls eines Photons unterscheidet sich sehr von der Energie des EM-Felds, weil . Aber was lässt sich über die EM T eines einzelnen Photons sagen?
Linie C: Ihre Wahl
HINWEIS: Bitte beachten Sie, dass ich in Physik promoviert bin, sodass Sie auf jedem beliebigen Niveau antworten können.
Es ist eine faszinierende Frage, ob man dies formell tun kann.
Klassisch könnte man das elektrische Feld als Grenzfall der elektromagnetischen Strahlung betrachten, bei dem die Wellenlänge gegen unendlich geht. Eine ähnliche Frage habe ich hier beantwortet , wo ich mich auf eine analytische Demonstration beziehe, wie klassische elektromagnetische Strahlung aus einem großen Ensemble diskreter Photonen entsteht.
Virtuelle Photonen haben konstruktionsbedingt alle Attribute echter Photonen mit Ausnahme der Masse, die alles statt Null sein kann. Ich weiß nicht, ob der Formalismus, mit dem der Zusammenhang zwischen klassischen elektromagnetischen Wellen und Photonenensembles dargestellt wurde, auf die Berechnung statischer elektrischer Felder mit einer Wellenlängengrenze von unendlich und virtuellen Photonen übertragen werden könnte. Vielleicht könnten Sie die Frage auf dieser Seite stellen , die theoretisch geneigt ist.
Eine ähnliche Frage zur elektrischen Feldenergie wurde in Physikforen gestellt , wo der Fragesteller explizit die klassische Feldenergie des Elektrons berechnet hatte, die wegen des 1/r^2 mit unendlich herauskam.
Quantenelektrodynamik und Störungsexpansion mit Renormierungstechniken ermöglichen es uns, Größen zu berechnen, die durch Experimente verifiziert werden, wobei das Selbstenergieproblem ignoriert wird.
Gibt es eine Möglichkeit, die Feldenergie "in Form von" virtuellen Photonen auszudrücken???
Linie A: Jedes virtuelle Photon hat Energie-Impuls. Der Energie-Impuls des EM-Feldes ist eine gewichtete Summe über alle virtuellen Photonen.
Aber es ist kein echtes Photon, seine Masse kann beliebig sein, also wird es nicht durch einen konsistenten Vierervektor dargestellt, wie es Teilchen sein müssen. Wenn es sich um ein virtuelles Photon handelt, das die Wechselwirkung mit einer anderen Ladung / einem anderen Feld trägt, hat es die Energie- und Impulsbilanz, aber nicht die Masse Null. Virtuelle Photonen existieren nur innerhalb spezifischer Wechselwirkungen.
Linie B: Der Energie-Impuls eines Photons unterscheidet sich sehr von der EM-Feldenergie, weil T ~ FF. Aber was lässt sich über die EM T eines einzelnen Photons sagen?
siehe oben (ich weiß nicht was FF ist)
Linie C: Ihre Wahl
Wie ich schon sagte, da die Selbstenergie eine offene Frage ist, soweit ich weiß, ist dies auch eine offene Frage. Möglicherweise ist für ein konstantes elektrisches Feld ein Operatorformalismus auf den Linien der gegebenen Verknüpfung möglich, dh wenn die Energie nicht unendlich ist wie für das Punktteilchenelektron.
Die Annahme, man könne die Energie eines elektrischen Feldes als Energie ausdrücken, die von separaten virtuellen Photonen getragen wird, ist grundsätzlich falsch. Ein virtuelles Photon ist ein mathematisches Objekt, das bei der Berechnung verschiedener physikalischer Größen eine Rolle spielt, indem es sich eine Störungsreihe zunutze macht. Formal ordnet man solchen Objekten Energie und Impuls zu, aber was auf physikalischer Ebene zählt, ist nur das Ergebnis der Berechnung. Daher macht es wenig Sinn, auf diese Weise von virtuellen Photonen zu sprechen.
«_Frage: Gibt es eine Möglichkeit, die EM-Feldenergie "in Form von" virtuellen Photonen auszudrücken???_»
Nein. Das elektromagnetische Feld ist ein physikalisches System aus echten Photonen, nicht aus virtuellen Photonen. Die Energie des elektromagnetischen Feldes ist gegeben durch
Und virtuelle Photonen haben nichts mit echten Photonen zu tun
DJBunk
Friedrich Brünner