Warum strahlt ein Monopol in der Elektrodynamik keine Energie aus?

Warum gibt es im elektromagnetischen Feld keine Monopolstrahlung? Ich habe irgendwo gelesen, dass es unmöglich ist, weil es gegen die Ladungserhaltung verstößt. Ich verstehe nicht wie? Wie wird hier die Ladungserhaltung verletzt?

Antworten (3)

Bei einer Multipolausdehnung des elektrischen Potentials kommt es außerhalb einiger Ladung zu einer Ladungsverteilung ρ ( R , T ) , ist der Monopolbegriff einfach

v M P ( R ) = Q T Ö T A l 4 π ϵ 0 R

Das zugehörige elektrische Feld ist dann

E → M P = Q T Ö T A l 4 π ϵ 0 R 2 R ^

Damit dieser Begriff zeitvariabel bei einigen fest sein kann R , muss sich die Gesamtladung mit der Zeit ändern, dh es muss eine Ladung erzeugt oder zerstört werden, was mit der Erhaltung der elektrischen Ladung unvereinbar ist.

Wenn es also eine Monopol-EM-Strahlung gäbe, würde die Ladung nicht erhalten bleiben, und außerdem wäre eine solche Strahlung longitudinal .

Es scheint relevant zu erwähnen, dass eine kugelsymmetrische Lösung der Maxwell-Gleichungen (für ein System mit einer kugelsymmetrischen Ladungs- und Stromverteilung) in einer (nicht unbedingt dünnen) Vakuumhülle (dh einem Bereich ohne Ladungen/Materie) notwendigerweise statisch ist. Dies ist eine Folge der elektromagnetischen Version des Satzes von Birkhoff .

Aus der Quantenphysik wissen wir, dass Elektronen einen Drehimpuls l haben und dieser von emittierten Photonen mit Spin 1 erhalten bleiben muss (Impulserhaltung). Es gibt keine Photonen ohne Spin (kein Spin = Monopol) => also Dipolstrahlung.

Hypothetische Gravitonen haben einen Spin von 2 (2x2-Matrix). Gravitationswellen sollen also ein Quadrupolmoment haben

siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Selection_rule

Dies beantwortet die Frage nicht.
Die Änderungen beheben die Antwort nicht. Jedes geladene Teilchen kann ein Photon emittieren, nicht nur ein Elektron. Wir haben zum Beispiel geladene Teilchen mit Spin 0, wie etwa Alpha-Teilchen, die Photonen emittieren könnten. Photonen können sowohl einen Bahndrehimpuls als auch einen Spin von 1 haben, daher folgt aus solchen elementaren Überlegungen nicht sofort, dass ein Photon keinen Gesamtdrehimpuls von Null haben kann. Außerdem ist dies eine klassische Frage mit einer klassischen Antwort, sodass Sie die Quantenmechanik nicht einbeziehen müssen.
Bei dieser Frage geht es um Multipol-EM-Strahlung. Es gibt klassische Systeme und QM-Systeme. Für Klassik sind die Antworten oben perfekt. Wenn Sie ein QM-System in Betracht ziehen, sollten Sie den Drehimpuls l = 1 berücksichtigen, der durch das emittierte Photon erhalten bleibt. für Elektronen fast immer l=1 (Dipol), für Kerne l=2 (Quadrupol). Beachten Sie, dass der Spin des Elektrons/Kerns vernachlässigt wird (analog zur Bahntheorie) [link] spektrum.de/lexikon/physik/multipolstrahlung/10038
Warum strahlt ein Monopol in der Elektrodynamik keine Energie aus?
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