Lässt sich der Photoeffekt ohne Photonen erklären?

Ja, der Photoeffekt lässt sich ohne Photonen erklären!

Man kann es einlesen

L. Mandel und E. Wolf, Optische Kohärenz und Quantenoptik, Cambridge University Press, 1995,

eine Standardreferenz für die Quantenoptik. Die Abschnitte 9.1-9.5 zeigen, dass das Elektronenfeld auf ein klassisches externes elektromagnetisches Strahlungsfeld antwortet, indem es Elektronen gemäß den Wahrscheinlichkeiten des Poisson-Gesetzes emittiert, ganz ähnlich wie es Einstein in Bezug auf Lichtteilchen interpretiert hat. Somit erzeugt der Quantendetektor diskrete Poisson-verteilte Klicks, obwohl die Quelle vollständig kontinuierlich ist und es im quantenmechanischen Modell überhaupt keine Photonen gibt. Der Zustandsraum dieses Quantensystems besteht nur aus Mehrelektronenzuständen. Hier ist also das Mehrelektronensystem (gefolgt von einem makroskopischen Dekohärenzprozess, der zur multiplen Punktlokalisierung des emittierten Elektronenfeldes führt) für die Erzeugung des Punktmusters verantwortlich. Dies beweist, dass die Klicks nicht als Beweis für die Existenz von Photonen gewertet werden können.

Eine interessante Sammlung von Artikeln, die verschiedene aktuelle Ansichten erläutern, ist eingetroffen

The Nature of Light: What Is a Photon?
Optics and Photonics News, October 2003
https://www.osa-opn.org/home/articles/volume_14/issue_10/

Weitere Diskussionen finden sich im Eintrag ''Der photoelektrische Effekt'' meiner FAQ zur Theoretischen Physik unter http://arnold-neumaier.at/physfaq/physics-faq.html . Siehe auch die Folien meiner Vorlesungen http://arnold-neumaier.at/ms/lightslides.pdf und http://arnold-neumaier.at/ms/optslides.pdf .

QED und Photonen werden natürlich benötigt, um spezielle Quanteneffekte von Licht zu erklären, die in modernen Experimenten (wie in der oben zitierten Ausgabe von Optics and Photonics News diskutiert) wie nichtklassische Lichtzustände oder parametrische Abwärtskonvertierung aufgedeckt werden, aber nicht für den photoelektrischen Effekt.

Das Lamb-Scully-Papier ist ein gutes Beispiel dafür, dass selbst ein Nobelpreisträger gelegentlich ein schlechtes Papier schreiben kann.

Der historische Kontext ist wichtig. Einstein stellte 1905 die Hypothese des Photons auf, aber seine Arbeit war seiner Zeit voraus und wurde nicht allgemein akzeptiert. Jahrzehnte später, selbst nachdem die quantenmechanische Natur des Atoms von allen Physikern angenommen worden war, galt die quantenmechanische Natur des Lichts als verdächtig. Bohr war maßgeblich daran beteiligt, eine Theorie voranzutreiben, in der Atome quantisiert wurden, aber das Licht, das sie absorbierten und aussendeten, war klassisch. Lamb begann seine Karriere in dieser Zeit.

Wenn Sie das Lamb-Scully-Papier lesen, fällt Ihnen als Erstes auf, dass dort ausdrücklich erklärt wird, dass Photonen absolut notwendig sind, um Phänomene wie Schwarzkörperstrahlung, Compton-Streuung, spontane Emission und die Lamb-Verschiebung zu erklären. Alle Internetfreaks, die versuchen, Lamb und Scully als Autoritäten gegen die Quantisierung des Lichts zu zitieren, liegen weit daneben.

Wie in Bohrs altmodischem Dead-End-Ansatz behandeln sie dann das Atom als ein quantenmechanisches System und das elektromagnetische Feld als ein klassisches. Sie sind in der Lage, die Einstein-Relation zu reproduzieren$E=hf-W$, wo$E$ist die maximale Energie des Elektrons, sobald es die Kathode verlässt,$h$ist die quantenmechanische Planck-Konstante,$f$ist die Frequenz des Lichts, und$W$ist die Energie, die das Elektron benötigt, um durch die Oberfläche der Kathode zu entkommen. Dies ist in einer bastardisierten quantenmechanischen/klassischen Berechnung wie dieser nicht besonders überraschend oder beeindruckend; Im Wesentlichen sagt es nur, dass der Lichtwelle die Energie bei einer Resonanzfrequenz des Atoms entnommen werden muss, diese Frequenz muss mit ihrer eigenen Frequenz übereinstimmen.

Sie zeigen auch, dass die Übergangsrate ungleich Null ist, selbst wenn das Licht zum ersten Mal eingeschaltet wird, und sagen, dass ihr Ergebnis „sicherlich nicht die ‚Zeitverzögerung‘ impliziert, die einige Leute früher für die von einem klassischen elektromagnetischen Feld erzeugten Photoelektronen erwartet hatten“. Dieses Ergebnis ist nicht so beeindruckend, wie es klingt, da die klassische Vorhersage das ist, was man für eine klassische Lichtwelle erwartet, die auf klassische Atome trifft.

Tatsächlich zeigt die von ihnen abgeleitete Übergangsrate das eigentliche Problem ihrer Berechnung. Ihre Berechnung behandelt jedes Atom als unabhängig von allen anderen Atomen. Also ein klassischer Lichtblitz mit Energie$W$die Kathode beleuchtet, kann es mehr als ein Atom ionisieren, wodurch die Energieerhaltung verletzt wird. Dieses unphysikalische Ergebnis zeigt das Gegenteil von dem, was sie behaupten; es zeigt, dass ihr gemischter quantenklassischer Frankenstein keine physikalisch akzeptable Erklärung des photoelektrischen Effekts liefert. Was sie wirklich brauchen, ist eine quantenmechanische Verschränkung zwischen den verschiedenen Teilen des Wellenpakets des Photons, sodass, wenn das Photon an Atom A beobachtet wird, es garantiert nicht an Atom B beobachtet wird. Ohne diese quantenmechanische „Spukaktion“. auf Distanz", verstößt ihre Theorie gegen den Energieerhaltungssatz.

Diese Problematik wurde schon sehr früh in der Entwicklung der "alten" Quantentheorie erkannt und führte zur Bohr-Kramers-Slater (BKS)-Theorie, in der Energie und Impuls nur auf statistischer Basis als erhalten galten. Experimente bereits von Bothe 1925 falsifizierten die BKS-Theorie, indem sie zeigten, dass, wenn Röntgenstrahlen in einer Kugelwelle in zwei halbkugelförmige Detektoren emittiert wurden, die beiden Detektoren vollständig antikorreliert waren.

Eine moderne Diskussion dieser Probleme findet sich bei Greenstein 2005. In Abschnitt 2.1 stellen sie zunächst eine Zusammenfassung des Lamb-Scully-Arguments vor und diskutieren dann die experimentelle Überprüfung der Existenz der Antikorrelationen, die erforderlich sind, um die Energieerhaltung aufrechtzuerhalten (Grangier 1986). Die Tatsache, dass diese Antikorrelation bis 1986 nicht erfolgreich mit sichtbarem Licht beobachtet werden konnte, war auf technische Einschränkungen bei der Fähigkeit zurückzuführen, Lichtquellen zu erzeugen, die Eigenzustände der Photonenzahl waren. Das äquivalente Antikorrelationsergebnis mit Röntgenstrahlen war jedoch bereits 1925 von Bothe nachgewiesen worden.

Man könnte daher argumentieren, dass die Beobachtungen des photoelektrischen Effekts nicht ausreichten, um die Existenz von Photonen ohne die weitere Überprüfung von Antikorrelationen einige Jahre später nachzuweisen. Dies wäre jedoch irreführend. Aus Sicht der Physiker, die Einsteins Arbeit von 1905 lasen, war ein hybrides Modell wie Lambs oder die BKS-Theorie nicht verfügbar, bevor die quantenmechanische Natur des Atoms festgestellt worden war, und daher erforderte der photoelektrische Effekt wirklich eine Quantisierung des Lichts. Man könnte argumentieren, dass es im historischen Kontext des Zeitraums von 1913 (Bohr-Modell) bis 1925 (Bothe) eine tragfähige BKS-Theorie gab, die die Quantisierung des elektromagnetischen Felds vermied, aber dies ist äußerst irreführend, wenn moderne Autoren wie Lamb nicht zugeben, dass die Nichteinsparung von Energie eine Zutat war.

Ähnliche Schwierigkeiten ergeben sich, wenn man versucht, eine konsistente Theorie zu konstruieren, in der das Gravitationsfeld im Gegensatz zu den anderen fundamentalen Kräften einfach nicht quantisiert ist (Carlip 2008).

Bothe und Geiger, "Experimentelles zur Theorie von Bohr, Kramers und Slater", Die Naturwissenschaften 13 (1925) 440. Das Experiment ist in Bothes Nobelpreisvortrag 1954 beschrieben .

Carlip, „Ist Quantengravitation notwendig?“, http://arxiv.org/abs/0803.3456

Grangier, Roger und Aspect, "Experimentelle Beweise für einen Photonen-Antikorrelationseffekt an einem Strahlteiler", Europhys. Lette. 1 (1986) 173 -- kann online durch googeln gefunden werden

Greenstein und Zajonc, „Die Quantenherausforderung: moderne Forschung zu den Grundlagen der Quantenmechanik“, Jones und Bartlett, 2005.

Ja, die Lehrbücher verstehen es sehr falsch.

Die allgemeine Erzählung zu diesen Dingen lässt sich am besten mit dem Ansatz der „drei Nägel im Sarg“ zusammenfassen: Der tote Körper ist die Wellentheorie des Lichts, und die drei Nägel sind das Schwarzkörperspektrum, der photoelektrische Effekt und der Compton-Effekt. Welche Schwierigkeiten die Wellentheorie auch immer mit modernen Antikorrelationsexperimenten haben mag oder nicht, sie liegen völlig falsch mit den Argumenten, die sie vorbringen, um die Wellentheorie auf der Grundlage der "drei Nägel" abzulehnen.

Der Grund, warum Lehrbücher und Physiker damals diese falschen Argumente akzeptierten, ist, dass es bis 1926 keine tragfähige Theorie gab, die es den Menschen erlaubte, Welle-auf-Welle-Berechnungen durchzuführen. Als Schrödinger die Wellengleichungen entdeckte, gab es für alle drei Phänomene klare Erklärungen. Ich werde sie hier kurz beschreiben.

Erstens der photoelektrische Effekt. Noch heute wird in modernen Lehrbüchern viel von der Frequenzschwelle gesprochen, als wäre das durch klassische Wellen unerklärlich. Die Schrödinger-Theorie machte sofort deutlich, dass Zustände unterschiedlicher Energieniveaus nur gekoppelt sind, wenn sie durch Frequenzen angeregt werden, die der Differenz dieser Niveaus entsprechen. Dennoch bekennen sich die Lehrbücher weiterhin zu ihrer Verblüffung über den Frequenzeffekt.

Der andere eklatante Fehler der Lehrbücher besteht darin, den physikalischen Querschnitt eines einzelnen Atoms zu verwenden, um den Absorptionsquerschnitt zu berechnen. Sogar Scully macht sich dessen in einem Artikel aus dem Jahr 2002 (wenn ich mich an das Jahr erinnere) schuldig. Der physikalische Querschnitt ist sogar in der Antennentheorie völlig falsch; Wenn es wahr wäre, könnte ein Kristallradio niemals genug Energie sammeln, um selbst den kleinsten Kopfhörer zu betreiben. Das erkläre ich in meinem Blogpost zum Kristallradio . (Und ich glaube nicht, dass irgendjemand argumentieren will, dass man Photonen braucht, um das Kristallradio zu erklären.)

Zweitens der Compton-Effekt. Als ich eine halbklassische Erklärung des Compton-Effekts herausfand, dachte ich, ich würde den Nobelpreis gewinnen . Daher war ich enttäuscht, als ich herausfand, dass Schrödinger 1927 genau dieselbe Erklärung veröffentlicht hatte. Man nimmt das Licht und das Elektron in einem Massenmittelpunktsystem und betrachtet das System am Mittelpunkt der Wechselwirkung … als das Elektron befindet sich in einer Überlagerung von Zuständen, die sich halb nach links und halb nach rechts bewegen. Sie können sofort sehen, dass diese Überlagerung Ladungsschichten mit gleichen Abständen in einem Abstand von aufbaut$\frac{1}{2}\lambda$, wodurch ein perfektes Beugungsgitter für Totalreflexion entsteht.

Natürlich konnte Compton diese Erklärung nicht finden, weil er nichts über Elektronenwellen wusste. Sein „Beweis“, der die Wellentheorie des Lichts widerlegte, behandelte das Elektron als einen winzigen geladenen Tischtennisball.

Schließlich ist das Schwarzkörperspektrum ein interessanter Fall. Seltsamerweise ist bekannt, dass das Plancksche Gesetz gelten muss, auch wenn der Elektromagnetismus nicht existierte, wie die spezifische Niedertemperaturwärme von Festkörpern zeigt. Die Abweichung vom Gesetz von Dulong und Petit wurde (glaube ich) von Einstein in einer Arbeit von 1905 anerkannt. Aber es ist schwer zu argumentieren, dass es durch "Photonen" verursacht wird. Sicherlich müssen wir glauben, dass die Unterdrückung der hochfrequenten Moden hier nur eine mechanische Folge der Schrödinger-Gleichung ist.

Und wenn dem so ist, dann ist es nicht nötig, „Photonen“ anzuführen, um die Erweiterung des Planckschen Gesetzes auf das elektromagnetische Spektrum zu erklären, denn ein sorgfältiges klassisches Argument zeigt, dass die Energie pro Mode bei jeder gegebenen Frequenz des klassischen em-Feldes sein muss gleich der Energie pro Mode der mechanischen Oszillatoren bei derselben Frequenz. Wie diese Berechnung funktioniert, zeige ich in einer Artikelserie, die hier ihren Höhepunkt findet .

Zu guter Letzt zeige ich in einer späteren Reihe von Blogbeiträgen auch explizit, dass der Kopenhagener „Quantensprung“ zwischen Eigenzuständen das gleiche Strahlungsfeld ergibt wie das kontinuierliche Übergangsmodell von Schrödinger , bei dem die Atome halbklassisch strahlen .

Danke an Helder Velez für das Markieren einiger meiner Artikel. Ja, ich bin der Spinner, der von Ben Crowell als solcher identifiziert wurde, also zögert nicht, meinen Beitrag zu ignorieren.

Ich bin mit OP nicht einverstanden, da ich Energieeinsparung nicht als fatalen Fehler betrachte.

Wenn man lässt$t\to\infty$bei der Störungsrechnung erhält man eine schöne Deltafunktion$\delta(\epsilon_f-\epsilon_i-\hbar\omega)$Aber in einem solchen Fall ist die externe Energieversorgung unendlich und es kann kein sinnvolles Argument zur Energieeinsparung formuliert werden. Ich denke, OP muss über das Ergebnis der endlichen Zeit sprechen, also konzentrieren wir uns darauf.

Nach dem Argument von OP brauchen wir eigentlich nicht einmal zwei Atome, um zu sehen, dass Energie nicht "konserviert" wird - ein Atom reicht aus. Das Ergebnis der harmonischen Störung gibt die Wahrscheinlichkeit des Übergangs vom Grundzustand an$|g\rangle$zum$k$erregter Zustand$|k\rangle$als (Zitat von Lamb & Scully Gleichung (13)),

wo$E_0$ist die E-Feldstärke der externen EM-Welle. Normalerweise das Matrixelement$\langle k|\hat x|g\rangle$kann bis zu ungleich Null sein$|k\rangle$mit beliebig hoher Energie. Für klassisches Licht können wir machen$E_0$willkürlich nahe$0$, das heißt endlich$t$Das Energieangebot kann beliebig klein sein, die Wahrscheinlichkeit für den Übergang zu a ist jedoch nicht Null$|k\rangle$mit sehr hoher Energie (z.$\epsilon_k-\epsilon_g>\text{ external energy supply}$). Wenn nach einer Messung das Atom tatsächlich bei landet$|k\rangle$, dann ist der Energieerhaltungssatz verletzt.

Was ist jedoch der Grund für diesen Verstoß? Dies liegt daran, dass unsere Energiemessung für externe EM-Wellen klassisch ist, während die Energiemessung für das Atom quantenmechanisch ist. Mit anderen Worten, wir vergleichen die Anfangsenergie mit einem Eigenwert$\epsilon_k$des Quanten-Hamiltonoperators. In einem vollständig quantenmechanischen (dh nicht halbklassischen) System sollten wir genau das nicht tun; Was wir vergleichen sollten, sind die Energieerwartungswerte, also so etwas wie initial$\langle i|H|i\rangle$und endgültig$\langle f|H|f\rangle$, aber niemals nur einige Eigenwerte (es sei denn, beide sind Eigenzustände). Wenn wir also dasselbe in der halbklassischen Behandlung des photoelektrischen Effekts tun, sehen wir, dass die Energieerhaltung qualitativ erfüllt ist, weil aus der Gleichung$(13)$Wir sehen, dass der Energieerwartungswert proportional zu sein wird$|E_0|^2$. Ich glaube, das gleiche Argument gilt für das Zwei-Atom-Experiment von OP.

Ich muss sagen, das Argument von OP ist für ein halbklassisches System gerechtfertigt, weil es sicherlich operativ möglich ist. Mein Punkt ist jedoch, dass dies ein allgemeines Problem aller halbklassischen Systeme ist (tatsächlich gab es ein ähnliches Argument, das zeigt, dass bei einer klassischen Behandlung von Licht die Unschärferelation für das Elektron verletzt werden kann. Siehe Sakurais Seite "Fortgeschrittene Quantenmechanik". 34~35). Also denke ich, dass es gut genug ist, dass Lamb und Scully sich fortpflanzen konnten$E=\hbar\omega-\phi$und die verzögerungsfreie Emission von Elektronen. Will man den Energieerhaltungssatz einwenden, könnte man genauso gut sagen, die quantenklassische Kopplung sei unmöglich, man muss dem photoelektrischen Effekt keine besondere Bedeutung beimessen.

Meinen letzten Kommentar möchte ich der Vollständigkeit halber in den Haupttext verschieben. Die Energieerhaltungsschwierigkeit ist nur konzeptionell, nicht experimentell, da der sehr ursprüngliche photoelektrische Effekt nur Energieerwartungswerte messen konnte, und aus meiner obigen Analyse sehen wir, dass Energieerwartungswerte erhalten bleiben. Sogar auf konzeptioneller Ebene gibt es immer noch einen Ausweg, das heißt, die Energieerhaltung nur auf statistischer Ebene als wahr anzunehmen (was natürlich einen experimentellen Test erfordert, und tatsächlich gab es, wie Ben erwähnte), und genau das war Bohr vorgeschlagen, aus genau dem gleichen Grund. Mit einem Wort, ich glaube, Lamb & Scully haben alle experimentellen Aspekte des photoelektrischen Effekts erklärt.

Der photoelektrische Effekt lässt sich ohne Photonen erklären. Lassen Sie uns zunächst „Photon“ definieren. Es ist nicht so etwas wie ein Wellenpaket. Bitte, es ist auch kein Erkennungsklick. Es ist ein dualistisches Phänomen. Ein Photon geht an einem Strahlteiler in die eine oder andere Richtung, aber wenn Sie den Strahl wieder konvergieren, entwickeln Sie ein Interferenzmuster. Das ist ein grobes Zitat von Bohr (Ref. 1), das Einsteins Ansicht eines Photons erklärt. Dies verkörpert die Funktionsweise der Quantenmechanik (QM): Eine Wahrscheinlichkeitswelle leitet ein Absorptionsereignis. Das Hauptmerkmal dieses Modells ist, dass eine Emission von einem Quant mit insgesamt einem Quant endet. Wenn sich die Quanten halbieren, können zwei Halbquanten entstehen. QM wird üblicherweise in diesem Eins-zu-Eins-Sinne gehandhabt. Es gibt eine kaum verstandene Alternative zu diesem Modell. Es wurde die Akkumulationshypothese und die Ladetheorie genannt. Wir nennen es das Schwellenmodell (TM). Um den photoelektrischen Effekt ohne Photonen zu verstehen, muss man den Fehler in QM sehen und TM verstehen. Wir zeigen durch die Analyse vergangener Experimente und durch neue Experimente, wie QM versagt. Bitte schauen Sie sich an, was Experimente sagen, nicht Menschen. Diese Experimente umfassen den photoelektrischen Effekt, das Zeitelement im photoelektrischen Effekt, den Compton-Effekt, Ladungsbeugung, Schwarzkörpertests, Riesenmolekülbeugung und Koinzidenztests mit Strahlteilung (siehe Website, Ref. 2).

Der wichtigste dieser Tests ist der Strahlteilungs-Koinzidenztest. Dieser Test ist berühmt dafür, die Teilcheneigenschaft zu zeigen, an einem Strahlteiler in die eine oder andere Richtung zu gehen, genau wie in Einsteins Definition des Photons. Dieser Test wurde mit sichtbarem Licht beschrieben, aber jetzt machen wir ihn mit Gammastrahlen. Neu wurde gezeigt, wie die Klickrate des Koinzidenzdetektors hinter dem Strahlteiler die zufällige Zufallsrate erheblich übersteigen kann. Die Quantenmechanik sagt den Zufall voraus. Der Zufall wird leicht bestimmt durch (Zeitfenster)(Singles-Rate von Detektor 1)(Singles-Rate von Detektor 2) = (Chancen-Rate), siehe Lit. (3). Cadmium-109 gibt beim spontanen Zerfall nur ein Gamma ab. Wir kennen dies vom Sandwich-Test: ein Koinzidenztest mit seinem Detektorpaar auf gegenüberliegenden Seiten des Radioisotops im Nahbereich (siehe Knoll Ref. 3). Cd-109 sendet auch einen Röntgenstrahl aus, aber das eliminieren wir mit elektronischen Pulshöhendiskriminatoren. Wir stellten die Diskriminatoren so ein, dass sie Pulse oberhalb von zwei Dritteln der charakteristischen Höhe lesen, die ihrem 88-keV-Gammastrahlen-Photopeak zugeordnet ist. Frühere Tests haben gezeigt, dass die Impulshöhe proportional zur elektromagnetischen Frequenz und auch proportional zu ihrer sogenannten Photonenenergie in Elektronenvolt ist. Hier verwenden wir eV nur der Einfachheit halber, weil wir nicht an Photonen glauben.

Jetzt verwenden wir für meinen Test die gleichen Isotope, Detektoren, Elektronik und Impulshöheneinstellungen wie im Sandwich-Test, aber wir nehmen zwei Änderungen vor. 1) Wir platzieren die beiden Detektoren auf einer Seite des Radioisotops, sodass das Gamma durch den ersten Detektor gehen muss, um vom zweiten Detektor empfangen zu werden. 2) Wir machen den ersten Detektor dünner, so dass die Wahrscheinlichkeit, beide Detektoren zu erreichen, gleich ist. Diese Tandem-Geometrie teilt Energie ähnlich wie die Geometrie eines Strahlteilers, funktioniert aber besser. Das Ergebnis ist typischerweise das 15-fache der Zufallsrate. Das Ergebnis ist hochgradig wiederholbar, hängt jedoch von den Details des Setups ab. Dies ist kein Sonderfall. Der Effekt funktioniert mit anderen Isotopen, anderen Detektoren (Natrium-Jodid, HpGe) und anderen Geometrien. Wenn Sie an Photonen glauben, Dieser Zwei-für-Eins-Effekt verstößt scheinbar gegen die Energieeinsparung. Energie wird immer noch konserviert, aber jetzt verstehen wir, wie ein vorgeladener Zustand aus früheren Energieaustauschen bestehen muss. Wenn Sie diesen Test mit sichtbarem Licht durchführen, sehen Sie Rauschen. Die Durchführung des Tests mit Gammastrahlen gibt den Durchschlag, um das Rauschen zu überwinden. Wenn Sie den Test mit einem Detektor durchführen, dessen Compton-Effekt-Effizienz die photoelektrische Effizienz übersteigt, sehen Sie Rauschen und denken, dass QM korrekt ist. Die von uns verwendeten Detektoren und Gammastrahlen wurden aufgrund ihrer dominanten photoelektrischen Reaktion ausgewählt. Die neuen Tests mit Gammastrahlen zeigen, dass es keine Photonen gibt. Wenn Sie den Test mit einem Detektor durchführen, dessen Compton-Effekt-Effizienz die photoelektrische Effizienz übersteigt, sehen Sie Rauschen und denken, dass QM korrekt ist. Die von uns verwendeten Detektoren und Gammastrahlen wurden aufgrund ihrer dominanten photoelektrischen Reaktion ausgewählt. Die neuen Tests mit Gammastrahlen zeigen, dass es keine Photonen gibt. Wenn Sie den Test mit einem Detektor durchführen, dessen Compton-Effekt-Effizienz die photoelektrische Effizienz übersteigt, sehen Sie Rauschen und denken, dass QM korrekt ist. Die von uns verwendeten Detektoren und Gammastrahlen wurden aufgrund ihrer dominanten photoelektrischen Reaktion ausgewählt. Die neuen Tests mit Gammastrahlen zeigen, dass es keine Photonen gibt.

Man könnte widersprechen, indem man viele ähnliche Tests zitiert, die Photonen bestätigen. Untersuchen Sie sie sorgfältig. Sie werden oft Polarisierungstricks sehen. Eine polarisierte Atomemission von an$hf$Energie wird von einem polarisierten Strahlteiler in die eine oder andere Richtung geleitet, wodurch Sie glauben, dass ihr Test das Photonenmodell bestätigt.$E=hf$ist immer noch wahr, aber nennen wir es bitte nicht ein Photon. Ich nenne es zu Ehren von Planck gerne ein h-neu. TM ist eigentlich eine Erweiterung von Plancks zweiter Theorie (4). Erörtert einer dieser Tests auch, wie sie ihre Pulshöhendiskriminatoren einstellen? Ich sehe sie es nie zeigen. Es stellt sich heraus, dass die Impulshöhenverteilung bei Verwendung von monochromatischem sichtbarem Licht mit jedem Detektor zu breit ist, um zwischen einem QM oder TM unterscheiden zu können. Wenn Sie den Diskriminator zu hoch einstellen, verfälschen Sie QM scheinbar; Wenn Sie es zu niedrig einstellen, beweisen Sie scheinbar QM.

TM fordert einen vorinstallierten Zustand. Beim photoelektrischen Effekt ist der vorgeladene Zustand die Menge an elektronischer kinetischer Energie. Derselbe Zwei-für-Eins-Effekt zeigt sich in meinen ähnlichen Koinzidenztests mit Strahlteilung mit dem Alphastrahl. Das Atom spaltet sich wie eine Welle. Diese Tests beschreiben nicht nur Welleneigenschaften; Sie zeigen das Scheitern von Tests auf, die dafür bekannt sind, die Partikeleigenschaft aufrechtzuerhalten. Um zu sehen, wie ein solcher vorgeladener Zustand möglich ist, ist eine konzeptionelle Anpassung an unsere physikalischen Konstanten erforderlich. Lassen Sie uns für das Elektron beschreiben: Ladungskonstante$e$, Massenkonstante$m$, und Plancks$h$. Um zu sehen, wie ein vorgeladener Zustand und Materiewellen möglich sind, nehmen wir diese Konstanten als Ausdruck von Maxima, die sich in unseren Experimenten ergeben haben. In dieser Theorie sehen wir keine Sub-$e$aber wir können verstehen, dass es trotzdem existiert. In Tests, die Welleneigenschaften zeigen, gibt es Verhältnisse von$e/m$,$h/e$,$m/h$. Wenn Sie beispielsweise eine sehen$e/m$Verhältnis in einer Gleichung bedeutet, dass das Experiment, das sich auf diese Gleichung bezieht, haben kann$e/2$und$m/2$, aber du wirst es nicht wissen. Gleichungen, die diese einfachen Verhältnisse nicht zeigen, sind Fälle, in denen sich die Wellen selbst zusammenhalten, wir es mit echten Teilchen zu tun haben und diese Systeme nicht gebeugt werden. Gerade beschrieben sind die wichtigen Punkte meiner Entdeckung zur Beseitigung des Welle-Teilchen-Dualismus, und genauer gesagt, wie man den photoelektrischen Effekt ohne Photonen sehen kann. Schriften auf meiner Website (2) zeigen eine Ableitung des photoelektrischen Effekts und verknüpfen ihn mit der deBroglie-Gleichung. Den photoelektrischen Effekt ohne Photonen zu verstehen bedeutet, den Welle-Teilchen-Dualismus zu überwinden und unsere grundlegendste Physik neu zu gestalten.

(1) Bohr, Atomic Physics and Human Knowledge, siehe S. 50
(2) http://www.thresholdmodel.com
(3) Knoll, Radiation Detection and Measurement
(4) Kuhn, Black Body Theory and the Quantum Discontinuity 1894-1912

Alle obigen Erklärungen beschreiben messbare Effekte an Endpunkten der energetischen Wechselwirkung, sie demonstrieren Photonen nicht als etwas anderes als ein Konzept der reinen Bequemlichkeit, das sich historisch aus der gefürchteten Billardkugel-Analogie ableitet. Die "sogenannte" Ausbreitung der Wechselwirkungsenergie ist nur an den Endpunkten beobachtbar und der Effekt ist mit c (der sogenannten Lichtgeschwindigkeit) verbunden, so dass Zeit- und Raumdilatation bei c die Endpunkte im Wesentlichen zum selben Ereignis machen. Es ist wichtig, sich von den anthropomorphen Grenzen der Beobachtbarkeit zu lösen. Der "Effekt", den Sie messen, ist nicht nur mit Ihrer Neigung zu einer Vorstellung von Zeit und Entfernung, sondern auch zu Kausalität geladen. Die Endpunkteffekte erfordern kein Photon. Die bloße Vorstellung von einem ist ein Anachronismus.

Ben Crowells Antwort enthält den Keim für eine andere Antwort, in der er schrieb, dass Lamb & Scully ihrem Nur-Wellen-Modell eine nicht-lokale, gruselige „Selbstverflechtung“ hinzufügen müssten. Okay, fügen wir diese Selbstverflechtungsfunktion hinzu. Mit anderen Worten, die Absorption von Quantenwellen ist quantisiert und impliziert eine Nichtabsorption an anderer Stelle ... selbst wenn der absorbierende Detektor weit vom Rest des Experiments entfernt platziert ist (was auf einen zeitlich rückwärtsgerichteten Effekt hindeutet, um eine Absorption an der Detektoren, die früher von anderen Teilen der Welle erreicht wurden).

Hinweis: Experimente, die "klassische Wellen" verfälschen, verfälschen nicht notwendigerweise nicht-klassische (Quanten-)Wellen und beweisen daher keine Teilchen. Daher sollten wir Antworten und zitierte Artikel ignorieren, die für Quantenteilchen argumentieren, indem wir gegen klassische Wellen argumentieren.

Jeder klassische oder quantenelektrodynamische Effekt kann ohne Photonen erklärt werden.

Photonen sind nicht real, sondern einfach ein Gerät zur Vereinfachung direkter Teilchen-Teilchen-Wechselwirkungen. Stattdessen schreiben

für einen Prozess, bei dem Elektron$\mathrm{e}_1$geht Energie verloren, subtrahieren wir das Umgebungselektron um zu bekommen

Der Begriff in Klammern ist das, was wir Photon nennen

Alle Eigenschaften des Photons (Masse, Energie, Spin) lassen sich daraus ableiten

Masse:$m_\gamma \equiv m_{\mathrm{e}_2'} - m_{\mathrm{e}_2} = 0$.

Energie:$E_\gamma \equiv E_{\mathrm{e}_2'} - E_{\mathrm{e}_2}$.

Drehen:$S_\gamma \equiv S_{\mathrm{e}_2'} - S_{\mathrm{e}_2} = (\pm1/2 - \pm1/2) = (-1,0,0,+1)$.

Statt sie zu postulieren, wie es die Feldtheorie tut.

Eine grundlegende Übersicht zur Elektrodynamik ohne Photonen finden Sie in den nächsten beiden Arbeiten:

Klassische Elektrodynamik in Bezug auf die direkte Wechselwirkung zwischen Teilchen . 1949, Rev.-Mod. Phys. 21(3), 425--433. Wheeler, John Archibald; Feynmann, Richard Phillips

Kosmologie und Fernwirkung Elektrodynamik . 1995, Rev.-Mod. Phys. 67(1), 113--155. Hoyle, F.; Narlikar, JV

Nein! Tatsächlich ist die Existenz von Photonen entscheidend für den photoelektrischen Effekt. Um zu verstehen, warum das so ist, denken Sie an die Billardkugelkollision, Photonen kollidieren mit einem Elektron in einem Metall mit einer bestimmten Austrittsarbeit, das Elektron wiederum absorbiert die Energie des Photons; anstatt das Licht gemäß der klassischen Wellentheorie des Lichts vollständig zu reflektieren.