Wie vermittelt ein Photon sowohl elektrische Anziehung als auch Abstoßung?

Die Antwort auf diese Frage liegt wahrscheinlich in QFT, über das ich gerade genug weiß, um mein derzeitiges mangelndes Verständnis des Themas zu würdigen, wenn Sie mir folgen.

Vor ungefähr einem Jahr habe ich unseren Professor gefragt und ihm wurde gesagt:

A. „Das ist eine Eigenschaft von Photonen.“

B. In Begriffen des inversen Momentums zu denken, was irgendwie Sinn macht, vorausgesetzt, Sie haben den Hintergrund.

Mit anderen Worten, gibt es ein intuitives Bild, um die beobachtete Tatsache zu verstehen, dass sich zwei gleiche elektrische/magnetische Ladungen abstoßen und zwei entgegengesetzte Ladungen anziehen, und ein Photon dies zu „wissen“ scheint und die Impulswerte entsprechend ändert?

Ich besitze ein paar QFT-Bücher, also wenn es auf Seite X von sagen wir, QFT in a Nutshell oder Srednicki steht, wäre das eine große Hilfe.

Zee, Kapitel "Coulomb und Newton: Abstoßung und Anziehung"
@innisfree vielen Dank dafür, fürchte, du wolltest Weinberg sagen :)

Antworten (2)

Für die Kräfte zwischen Elementarteilchen haben wir Feynman-Diagramme, wo es ein vermittelndes Teilchen für die Wechselwirkung gibt. In den einfachsten Diagrammen: für die Starken ist es das Gluon, für die Schwachen sind es Zs und Ws und für die Elektromagnetischen ist es das Photon.

Sehen Sie sich diese Diagramme an, einige der Feynman-Diagramme auf Baumebene der Compton-Streuung, Photon auf einem Proton .

Der Mediator der Wechselwirkung ist kein Eichboson, daher finden elektromagnetische Wechselwirkungen statt, obwohl der Mediator (das ausgetauschte Teilchen) nicht das Photon ist.

Compton-Streuung

Hier ist die Bhabha-Streuung, bei der das Elektron und das Positron (Anziehungskraft) von niedriger Energie sind:

bhabha1bhabha2

      annihilation                                  scattering

Die Frage sollte also lauten, wie es anziehende und abstoßende Kräfte geben kann. Um wirklich zu antworten, müsste man die Mathematik anwenden, die die Feynman-Diagramme vorschreiben, und das Ergebnis wird uns sagen, dass die Kraft anziehend ist.

Ich habe das Analogon mit Booten, die einander Bälle zuwerfen und Impuls für Abstoßung und Bumerangs für Anziehung übertragen, als nützlich für das intuitive Verständnis empfunden .

abstoßend

abstoßendes Analogon

attraktiv

Impulserhaltung direkt für die Abstoßung, Drehimpulserhaltung für die Anziehungskraft. Wie alle Analoga sollte es nicht zu sehr betont werden. Hier haben wir einen Ball und einen Bumerang, aber in den Feynman-Diagrammen hat das e+e- ein zusätzliches Diagramm, das der Berechnung hinzugefügt werden muss, das das ee- oder e+e+ nicht hat.

Wie immer vielen Dank Anna. Ich würde diese Fragen nicht stellen, wenn ich nicht das Gefühl hätte, dass ich die Mathematik verstehen könnte, ich möchte nur zuerst mein GR-Studium abschließen. Ich kann einfach nicht widerstehen, ein (gutes) Stück vor meinem derzeitigen Hintergrund zu fragen.
Wie kann ich dieses Bumerang-Zeug in QFT sehen?
@innisfree Feynman-Diagramme sind der Rechenteil von QFT itp3.uni-stuttgart.de/lehre/Archiv/ss13/quantenfeldtheorie/… . Darin landen die Erschaffungs- und Vernichtungsoperatoren von QED.
Mir ist nicht klar, dass zwei Leute auf Booten, die Bumerangs werfen, irgendetwas mit QFT oder EM zu tun haben. ist es mehr als ein nettes bild zu zeigen, wenn etwas diese frage stellt? hat es überhaupt etwas mit der realität zu tun?
@innisfree Ich habe es als Analogon angeboten, wie, wenn der gesunde Menschenverstand Ihnen sagen würde, dass das Werfen von etwas von einem Boot das andere Boot abstößt, es eine konsequente Möglichkeit gibt, das andere Boot anzuziehen.

Virtuelle Photonen sind keine tatsächlichen Teilchen, sie sind nur eine mathematische Abstraktion, die für die Störungsexpansion verwendet wird.

Als solche sind sie Off-Shell: Ihre physikalischen Eigenschaften sind nicht die gleichen wie die realer Teilchen, und sie müssen nicht den klassischen Gleichungen gehorchen. Am bekanntesten ist, dass sie sich außerhalb der Massenhülle befinden, dh ihre Energie und ihr Impuls folgen nicht dem Gesetz

E 2 − P 2 = M 2

Beantwortet die Frage nicht
@innisfree: Das tut es nicht, aber es gibt dem OP eine sehr wichtige Information, die bei der Interpretation von Feynman-Diagrammen durch den Anfänger fehlt, der nicht richtig gewarnt wurde. Ich denke nicht, dass man ein Stoppschild ablehnen sollte, nur weil es nicht die Frage beantwortet, wer an einer Kreuzung zuerst fahren soll.
@innisfree Eine Warnung für Sie: "Feynman-Diagramme fehlen in der Art und Weise, wie sie vom Anfänger interpretiert werden" klingt auf nicht lehrreiche Weise sehr herablassend. Wenn Photonen nur eine mathematische Abstraktion sind, wird es schwierig sein, photoelektrische Phänomene zu erklären.
Wenn Sie denselben Master und dieselbe Finanzierungsquelle teilen, erhalten Sie an einer Kreuzung ein Stoppschild, weil Ihr Master entscheiden möchte, welcher eine Finanzierung erhält. Wenn Sie jedoch nicht einmal ihre Finanzierung und ihre Ressourcen nutzen, wird es kein Stoppschild sein. Was Sie haben, ist eine mehrspurige Autobahn.
Wie vermittelt ein Photon sowohl elektrische Anziehung als auch Abstoßung?
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