Machen Elektronen in einem Synchrotron periodische Rückstöße?

Synchrotronstrahlung entsteht, weil Kreisbewegungen von Elektronen eine tangentiale Beschleunigung erzeugen – oder etwas in dieser Richtung.

Der Punkt ist, dass Photonen von diesen beschleunigten Elektronen erzeugt werden.

Soweit ich weiß, wirkt die Emission von Photonen als Bremse und verlangsamt Elektronen.

Meine Frage ist folgende.

Da Photonen quantisiert emittiert werden, also nur bestimmte Energien aufnehmen können, würde ich denken, dass dies kein kontinuierlicher Prozess ist. Vielmehr würden diese Emissionen in einer regelmäßigen Frequenz stattfinden (ich nehme an, diese Frequenz ist nicht die der Emissionen).

Ist das wahr? Senden Elektronen nacheinander Photonen aus, jedes Mal mit einem deutlichen Rückstoß?

Antworten (1)

Dies ist eine kompliziertere Frage, als es auf den ersten Blick scheint.

Ein freies Elektron hat ein kontinuierliches Energiespektrum. Dies bedeutet, dass die emittierten Photonen nicht auf quantisierte Werte beschränkt sind, wie dies bei einem gebundenen System der Fall wäre.

Photonen sind insofern ungewöhnlich, als sie keine Masse haben. Formal ist die Anzahl der bei der Bremsstrahlung emittierten Photonen unendlich - eine unendliche Anzahl sehr niederenergetischer Photonen, die sich zu einer endlichen Energie summieren. Da jede Methode zum Nachweis von Photonen notwendigerweise eine Energieschwelle hat, können Sie immer nur eine endliche Anzahl von Photonen nachweisen, aber diese genaue Anzahl hängt davon ab, wie empfindlich Ihr Detektor ist.

Das heißt, für einen bestimmten Schwellenwert scheint das Elektron die Photonen eines nach dem anderen zu emittieren, mit einem unterschiedlichen Rückstoß für jedes einzelne. Es ist nur so, dass Sie nie sicher sein können, wie viele Photonen unter Ihrer Erkennungsschwelle Sie möglicherweise übersehen haben.

Und praktischerweise hat man in einem echten Synchrotron so viele Elektronen, dass man die Rückstöße und Flugbahnen einzelner Teilchen ignorieren und sich stattdessen mit Durchschnittswerten befassen kann.

Wow. Es gibt also Photonen, die kein Vielfaches einer Planck-Konstante sind?
Vielen Dank auch für diese wertvolle Antwort.
Bekommt man wirklich einen Rückstoß, wenn nichts die einzelnen Photonen oder das Elektron misst? Ich würde mir vorstellen, dass wir bei Bremsstrahlung tatsächlich zunächst einen verschränkten Zustand des Elektrons + einen Zustand unbestimmter Photonenzahl (der Strahlung) erhalten und Sie nur dann bestimmte Rückstoßereignisse erhalten, wenn Sie entweder einen Photonendetektor positionieren oder die Elektronenposition zu hoch messen Genauigkeit (aber wie Sie das tun würden, ohne die kreisförmige Bewegung zu stören, bin ich mir nicht sicher).
Tatsächlich gibt es so viele faszinierende Dinge in Ihrer Antwort. Unendlich viele Photonen. Wie kann dies zu einer endlichen Energie integriert werden?
@ Exocytosis Stellen Sie sich nur zur Veranschaulichung vor, dass es 1 Photon von gibt 1   e v , 1 von .5   e v , 1 von .25   e v usw. Es gibt unendlich viele, aber die Energie konvergiert zu 2   e v .
Ist das nur eine Veranschaulichung oder passiert das wirklich? Sie sprechen nicht von negativen Potenzen von 2, aber die Summe dieser unendlichen Photonen ist integrierbar?
@Winston Ja, die Integrale konvergieren.
Machen Elektronen in einem Synchrotron periodische Rückstöße?
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