Ich versuche zu verstehen, wie sich Photonen als Kraftträger für die elektromagnetische Kraft (oder das Feld) in einem elektrischen Ladungsfluss, also einem elektrischen Strom, manifestieren. Sowohl Standard- (klassische) Modellerklärungen als auch Felderklärungen sind willkommen. Ich bin ein Laie, also ... sanft sein?
Nachdem ich einiges gelesen, recherchiert, gegraben und geweint habe, kehre ich immer wieder zu einigen Erklärungen zurück, die die Rolle des Photons am besten zu beschreiben scheinen (aber ich denke immer noch, dass sie ungenau sein könnten).
Jemand hat es zum Beispiel so beschrieben: Elektronen bewegen sich in einer Leitung (Gleichstrom) durch einen Draht, weil sie sich gegenseitig abstoßen, also "drücken" sie sich gegenseitig den Draht hinunter. Dieses Drücken wird durch Photonen (manche sagen "virtuelle", dh mathematisch nicht "echte", Photonen) ausgedrückt, die zwischen den Elektronen ausgetauscht werden, die die Elektronen voneinander weg "schieben". Wenn sich diese (virtuellen?) Photonen jedoch in alle Richtungen ausbreiten, würden sie gegen beide Elektronen im Draht drücken (für eine vereinfachte Reihe einzelner Elektronen, von denen jedes eines "vorne" und eines "hinten" hat). Die Reaktion der Trockenzelle (Batterie), die Elektronen an einem Ende herausdrückt und sie am anderen anzieht, kippt jedoch das Gleichgewicht, wenn Sie so wollen, und hält die Elektronen in Richtung des Stroms in Bewegung.
Alternativ habe ich es so gehört: Ein Photon ist eine Welle im Photonenfeld. Die „Welligkeit“ ist das, was wir versucht haben (etwas ungenau) mit dem Wort „Teilchen“ zu beschreiben. Wenn sich das Photon bewegt, interagiert es mit einem elektrischen Feld und einem magnetischen Feld (manche sagen „erzeugt“) (das elektrische und das magnetische Feld sind senkrecht zueinander). Die Photonen, die ein statisches elektrisches oder magnetisches Feld bilden, sind virtuell, dh ihre Energie und ihr Impuls erfüllen nicht die Bedingungen "echter" Photonen: E = p*c. Photonen werden ständig von geladenen Teilchen emittiert und absorbiert. Ein geladenes Teilchen emittiert und absorbiert also ständig virtuelle (dh mathematisch beschriebene) Photonen. Photonen interagieren nur mit geladenen Teilchen, nicht untereinander. Jedes Photon ist von einer Gruppe/einem Kader/Gefolge von Elektronen (und anderen geladenen Teilchen) umgeben, durch diese assoziierten geladenen Teilchen kann ein Photon mit einem anderen Photon interagieren. Vermutlich (und wahrscheinlich fälschlicherweise) treibt die Bewegung dieser Photonen die Elektronen unseren Draht hinunter, um den elektrischen Stromkreis zu vervollständigen, und sind somit für den elektrischen Strom verantwortlich.
Schließlich gibt es noch dieses Ding (das ich liebe): https://www.youtube.com/watch?v=rxqZczaSA9c
... aber was zum Teufel ist das? Ein Elektron saugt ständig Photonen an und spuckt sie herum, aber was sind die vier "Ringe", durch die sie gehen? Wellen im elektromagnetischen Feld?
Stellen Sie sich einen linearen Draht vor, der auch ein Widerstand ist. Wenn ein Gleichstrom hindurchfließt, stellt man sich zwei aufeinanderfolgende Elektronen vor, die sich bewegen; der zweite sollte wegen der Spannung zum ersten gehen; Aufgrund des Widerstands wird der erste verlangsamt, und der zweite nähert sich dem ersten aufgrund der Spannung. Zwei aufeinanderfolgende Elektronen werden also gezwungen, näher beieinander zu sein. Aber sie sind die gleiche Art (negativ) von geladenen Teilchen. Sie sollten also versuchen, Abstand voneinander zu halten. Gleichzeitig werden zwei aufeinanderfolgende Elektronen gezwungen, sowohl näher als auch weiter entfernt zu sein. Um diese Situation zu vermeiden, wird eine Energie in Wellenform freigesetzt. Das ist Licht und das ist eine Energiewelle, die von einem elektrischen Feld aus Elektronen freigesetzt wird. Das elektrische Feld wird gestört, um Lichtenergie zu erzeugen. Wenn andererseits Lichtenergie auf eine Solarzelle aufgebracht wird, Das elektrische Feld der Elektronen wird gestört und es entsteht Strom. Licht ist eine elektrische Feldwelle. Knoten kann man sich als Photonen vorstellen, in denen Lichtenergie konsolidiert wird. Sich von üblichen Erklärungen zu lösen und solche Vorstellungen beizubehalten, würde helfen, Photonen und Lichtstrahlen zu verstehen.
Die virtuellen Photonen, die Sie beschreiben, sind physikalisch der EM-Fluss, der auf einem elektrischen Gleichstromleiterdraht des elektrischen und magnetischen Felds innerhalb und um den Draht herum vorhanden ist.
Es ist bekannt, dass sowohl der elektrische als auch der magnetische Fluss aus denselben kohärenten Strömen virtueller Photonen besteht, die das E-Feld und das M-Feld des Leiterdrahts im Raum bilden. Ich weiß nicht, warum dies in der Literatur nicht ausführlich erwähnt wird, was eine Menge Verwirrung um dieses Thema beseitigen würde, so dass sowohl der elektrische als auch der magnetische Fluss, also auch die E- und M-Wechselwirkungsfelder, aus denselben virtuellen Photonen bestehen und das nur die Kräuselung und Divergenz der Feldlinien ändert sich je nach Art des Feldes E oder M.
Es ist wahr, dass die virtuellen Photonen nicht genau dieselben sind wie normale Photonen von EM-Lichtwellen, die sich ausbreiten. Niemand hat sie diskret in einem Labor beobachtet. Es wird angenommen, dass sie die elektromagnetischen Kraftträger zwischen Elektronen und anderen geladenen Teilchen sind. Sie haben jedoch denselben Spin 1-Wert wie normale Photonen. Daher müssen Bosonen und die für die elektromagnetische Wechselwirkung verantwortlichen im Allgemeinen als Photonen angesehen werden. Vereinfacht gesagt sind virtuelle Photonen im Grunde genommen Photonen sehr kurzer Wellenlänge, die zwischen Elektronen ausgetauscht werden.
Gemäß der Quantenfeldtheorie QFT wird jede Ausbreitungsstörung im Photonen-Quanten-Skalarfeld, das aus diesen virtuellen Photonen besteht (auch im Vakuumraum vorhanden), als normales Photon betrachtet.
Stellen Sie sich dieses virtuelle Photonen-Skalarfeld als ein flaches Blatt vor, das sich im Raum erstreckt, und dann stoßen Sie es mit Ihrem Finger an und machen lokal einen Buckel auf seiner Oberfläche, den Sie dann entlang seiner Oberfläche bewegen können. Dies würde ein normales Photon darstellen.
sichere Sphäre
Stéphane Rollandin