Divulgación Campo interaccíon radiación-partícula.

[Avicarlos]

Interacción radiación-partícula

Traslado mi pregunta realizada improcedentemente en el hilo Nulidad de carga/compensación a este nuevo hilo .
¿Cual es la distancia máxima de acercamiento de un fotón a las partículas por la que pueda librarse de interacción?

Saludos de Avicarlos.
Pod dijo:
Pero supongo que quieres saber la distancia mínima a partir de la cual podemos asegurar que no habrá dicha interacción.
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Tal cual. Y resulta que seguí buscando y no supe hallar valor alguno. Por ello me gustaría ver si con unos básicos razonamientos es factible. O por el contrario, si ello va contra alguna función que ignoro.

Considero que la radiación, al carecer de carga eléctrica, no le afecta la atracción electromagnética, ni la débil ni la de color, específica de los quark.
La gravitatoria por ser la más débil se desestima. Pero si en lugar de buscar una nueva fuerza, antes la asumimos por ser pequeña mayor que cero, ésta puede dilucidar la distancia por la cual la radiación llegada allí, no puede escapar sin interaccionar.

Considero pues, que si no existen fuerzas que relacionen a los fotones procedentes de radiación exterior, para con las partículas subatómicas, podría calcularse con esta fuerza gravitatoria la equiparación de su fuerza con la de los fotones tendentes a mantener su dirección invariable.
Podría plantear la ecuación:

M * M`* G / d^2 = M´ * c^2 /2

Donde M = masa de la partícula a alcanzar por la radiación. Desde el neutrino, hasta el protón.
M´= La equivalencia en masa de la radiación. Valores de fotones X hasta gamma de 10^22 Hz.
Desarrollando la ecuación presentada y existiendo en ambos términos M´ la distancia d obedece a…………d = (2G / c^2 )^1/2 * M^1/2
sin olvidar las diferencias posibles de M` y aplicando valores en unidades de cm, g, s
obtengo los resultados d = 1,21 *10^-14 * M^1/2 lo que me permite este baremo:

partículas y radiación.......................distancia interacción
gramos masa.........................................d en cm_
Protón...............1,67*10^-24…………1,56 *10^-26
Quark u…,,,…....4,27 *10-27…………..7,9 *10^-27
Electrón………...9,1 *10^-28…………..3,64 *10^-28
Neutrino e……...2,76 *10^-33…………6,35 *10^-30
Y de 10^22 Hz..7,42 *10^-33…………10^-30
X de 10^17 Hz..7,42 *10^-38…………3,29 *10^-32
Fotón 1 Hz……..7,42 *10^-55…………10^-41

Teniendo en cuenta que M`= h v / c^2 obtuve los valores del baremo.

¿Tiene algún sentido éste cálculo?.

Saludos de Avicarlos.

[Physicist]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Muy buenas:
Si no he entendido mal M' es una masa, expresada en Kg. Si es así, en esa ecuación no se cumplen las unidades, en un lado tienes $N$ y en el otro $\dst \frac{kg*m^2}{s^2}$

No sobraría un cuadrado en los metros?

Un saludo

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Muy buenas:
Si no he entendido mal M' es una masa, expresada en Kg. Si es así, en esa ecuación no se cumplen las unidades, en un lado tienes $N$ y en el otro $\dst \frac{kg*m^2}{s^2}$

No sobraría un cuadrado en los metros?

Un saludo

¿Podrías detallar donde está el error dimensional?
A mi me sale g = g
Ya que parto de E = m c^2 = h v
De aquí m = hv/c^2

El hecho de que use c g s, nada tiene que ver con las dimensiones. Solo habrá una correspondencia de valores.

Saludos de Avicarlos.

[Physicist]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

He partido de que c tiene unidades de velocidad m/s
Un lado de la igualdad es la ley de gravitación universal que es una fuerza expresada en Newtons $\dst \frac{kg*m}{s^2}$
Esto lo has igualado a $(M'*c^2)/2$ que tiene unidades de $\dst \frac{kg*m^2}{s^2}$, sobra una masa

Tu M expresada como $\dst m = \frac{hv}{c^2 }$:

h = [J][s] = $\dst [\frac{kg*m^2}{ s^2}][s] = [\frac{kg*m^2}{ s}]$

v = $\dst [\frac{m}{s}]$

c^2 = $\dst [\frac{m^2}{ s^2}]$

Si operamos sale m =[kg*m] (Es probable que me haya equivocado con las unidades de algo...) Diría que esta m ya no la puedes poner en la ley de gravitación o igualarla a ella, además tengo entendido que esas fórmulas de energía solo son válidas para escalas mucho más pequeñas.

Ahora, si con c g s te refieres a que no usas el SI me cayo... pues no controlo ese sistema. Pero diría que tendrían que ser equivalentes trabajando en uno u otro las unidades.

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

He partido de que c tiene unidades de velocidad m/s
Un lado de la igualdad es la ley de gravitación universal que es una fuerza expresada en Newtons $\dst \frac{kg*m}{s^2}$
Esto lo has igualado a $(M'*c^2)/2$ que tiene unidades de $\dst \frac{kg*m^2}{s^2}$, sobra una masa

Tu M expresada como $\dst m = \frac{hv}{c^2 }$:

h = [J][s] = $\dst [\frac{kg*m^2}{ s^2}][s] = [\frac{kg*m^2}{ s}]$

v = $\dst [\frac{m}{s}]$

c^2 = $\dst [\frac{m^2}{ s^2}]$

Si operamos sale m =[kg*m] (Es probable que me haya equivocado con las unidades de algo...) Diría que esta m ya no la puedes poner en la ley de gravitación o igualarla a ella, además tengo entendido que esas fórmulas de energía solo son válidas para escalas mucho más pequeñas.

Ahora, si con c g s te refieres a que no usas el SI me cayo... pues no controlo ese sistema. Pero diría que tendrían que ser equivalentes trabajando en uno u otro las unidades.

Veamos si entendí tu desarrollo. Pones V medido en m/s .Eso sería si mi v significara velocidad pero lo que significa este símbolo es la frecuencia que no son m/s sino veces de oscilación que afectan a la energía del fotón. Un valor variable. Por ello a los rayos X los incluyo en frecuencias de órdenes entre 14 y 18 y los gamma entre los 18 y 22.

El SI y el cgs tiene su lógica correspondencia matemática. Los valores son equivalentes citando sus unidades.

Dime si es por aquí donde interpreto mal.

Saludos de Avicarlos.

[Physicist]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Alaa que estupidez!! Lo siento tío, vi una v y fui directo a por la velocidad sin pararme a pensar que era una frecuencia, estoy más acostumbrado a verlas como una f.
Por cierto donde dije, "sobra una masa", quería decir "metro"... En fin, si quieres borrar todos estos mensajes absurdos no te pondré pegas xD

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Alaa que estupidez!! Lo siento tío, vi una v y fui directo a por la velocidad sin pararme a pensar que era una frecuencia, estoy más acostumbrado a verlas como una f.
Por cierto donde dije, "sobra una masa", quería decir "metro"... En fin, si quieres borrar todos estos mensajes absurdos no te pondré pegas xD

Ni te imaginas lo entretenido que permites esté. De modo que nada de borrar. Fíjate que fuiste el único que me prestó atención. (Claro que a mediados de Agosto, quien más quien menos, la atención la presta en la playa, tanto por el agua, como lo que se pasea por ellas.

Espero que repases lo que redacté por si ves alguna anomalía. Ten en cuenta que si lo presento preguntando, es para que me corrija quien quiera los posibles errores.
Pero en último término, ya que no hallo ningún valor de esta distancia de interacción, el que alguien me la indicara, me contentaría. Y si el valor que fuera resultara aproximado a lo que transcribí, ya el contento sería como el de sacar la lotería.

Saludos de Avicarlos.

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

El tiempo transcurrido desde mi mensaje inicial hasta hoy, no sirvió para que nadie apareciera dando opinión aquí, como tampoco la hallé por la RED. Estuve recapacitando y no logré mejorar.
Sin embargo, al razonar el motivo por el cual las ondas unas veces interaccionan con partículas y otras pasan de largo, teniendo en cuenta que los electrones disponen de radio 10^-16 cm y los protones 10^-13 cm cuando se hallan ligados en átomos de radio Angström, queda claro que para interaccionar con el protón eludiendo al electrón, el fotón debe disponer de un radio de acción sensible a distancia menor aún y si ha de sortear intersticios con variios niveles electrónicos nos acercamos a los valores que quizá por casualidad dí.
Pregunto de nuevo:
¿Cual es la distancia mínima por la que debe circular el fotón ante una partícula, para que interaccione?.

O ¿Cual es la distancia máxima a la que puede acercarse un fotón a las partículas sin interaccionar?


Saludos de Avicarlos.

[carroza]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Hola.

El fotón no es una partícula muy chiquitita, que interacciona con otras cosas a traves de un campo. El fotón es campo electromagnético. El fotón no está localizado, sino que está extendido, de la misma forma que lo está el campo electromagnético.

La interacción de partículas cargadas, como el electrón o el protón, con el fotón, consiste en que lo absorben y luego, si las condiciones son adecuadas, lo reemiten.

El hecho de que describamos, en ciertos casos, el campo electromagnético como un conjunto de fotones es una aproximación, que tiene sentido porque la interacción del campo electromagnético con la materia, por las leyes de la mecánica cuántica, ocurre de forma que se transmite una energía y un momento cuantizados. Si asociamos una partícula a esa energía y a ese momento transmitidos, tenemos una partícula de masa cero que es el fotón.

saludos

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

De acuerdo con tu exposición:
La interacción de partículas cargadas, como el electrón o el protón, con el fotón, consiste en que lo absorben y luego, si las condiciones son adecuadas, lo reemiten.

Ahora para satisfacer mi obsesión, precisaría saber cuales son estas condiciones y porqué siendo el Campo vasto en todo momento, qué hace que decida interaccionar con la partícula sea el electrón periférico, o el de primer nivel o el mismo protón sin haber afectado a los electrones.

Es por ello que imagino que puede ser debido a que ejerce su poder en condiciones de distancia. Cosa que si solo tengo en cuenta el Campo, no tiene sentido.
Gracias y saludos de Avicarlos.

[carroza]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Hola.

Las condiciones para reemisión del fotón corresponden a la conservación del momento y energía. Para un electrón libre, tenemos el efecto compton. Entran electrón y fotón y salen electrón y fotón. Para un electrón ligado, en un átomo por ejemplo, tenemos el efecto fotoeléctrico. Entran fotón y electrón ligado, y sale un electrón no ligado.

El campo electromagnético no decide nada. Interacciona con todas las partículas cargadas que se encuentra, de una forma determinada por su densidad lagrangiana de interacción. La forma de esta interacción es

${\cal L} = e A_\mu(x) j^\mu(x)$.

$A_\mu(x)$ es el campo electromagnético, que depende de x, que incluye coordenadas y tiempo.

$j^\mu(x)$ es la corriente, que incluye la densidad de carga, y está producida por todas las partículas cargadas que tengamos.

Cuando en una misma zona del espacio, al mismo tiempo, hay campo electromagnético y hay corriente, entonces hay interacción.

Saludos

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Te agradezco que sigas atendiéndome y espero que me puedas concretar un valor que sirva para distinguir el que un fotón interaccionara con una partícula y no con otra aledaña.
El Campo en que se hallan ambas es el mismo, al menos al indicar que el Protón se hallaba en las coordenadas (x) en el mismo instante en que el electrón de su átomo que se hallaba en las coordenadas (x_1) . Si lo que hizo que la interacción se hallara proclive a decidir por el protón y no por el electrón es la diferencia de tales coordenadas, casi que ya podríamos conocer el valor buscado. En cuanto a la carga eléctrica es la unidad tanto para una partícula como para la otra, pero de sentido contrario. No veo que esto afecte a la fórmula

Y en este caso la diferencia estriba en las coordenadas que en el átomo son bastante claras atendiendo a las del fermi para el protón y el Angstrom para el electrón. ¿Significa pues esto que el valor ponderado que busco está en los límites del uno y del otro?

Para interaccionar con el protón en su átomo, el fotón tuvo que eludir a los electrones en su penetración y esa es la distancia que quiero indagar. Y no sé hacerlo con la fórmula.

Saludos de Avicarlos.

[carroza]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Hola.
Voy a suponer que sabes algo de cuántica, porque si no esto te va a sonar a chino. En un átomo, con buena aproximación, el núcleo está localizado en el origen, por lo que su corriente electromagnética es proporcional a función delta de Dirac. El electrón, sin embargo está deslocalizado, porque está descrito por su función de onda. Su corriente electromagnética es proporcional a la densidad de probabilidad, que es al cuadrado de la función de onda.

Así que la corriente $j^{\mu}(x)$ es la suma de la corriente del núcleo, muy localizada en el origen, más la corriente del electrón, extendida por todo el átomo.

Cuando un campo electromagnético interacciona con un átomo, interacciona tanto con el núcleo como con el electrón. Como resultado de esta interacción, que está totalmente descrita por la densidad lagrangiana, puede cambiar, con una cierta probabilidad, tanto el estado del electrón, como el estado del núcleo, como ambos estados simultaneamente.

En el lenguaje de la cuántica, el estado final del átomo, tras la interacción con la radiación, es suma de cuatro componentes:

- Una componente en que el átomo se queda como estaba inicialmente.
- Una componente en que electrón de excita y el núcleo no.
- Una componente en que el núcleo se excita y el electrón no.
- Una componente en que tanto el núcleo como el electrón se excitan.

El fotón no "elude" al electron para interaccionar con el protón. Interacciona con ambos. Y como resultado de esa interacción puede modificar las propiedades de uno, del otro, o de ambos con
ciertas amplitudes de probabilidad dadas por la cuántica.

Saludos

[Avicarlos]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Evidente que solo, conociendo rudimentos de la cuántica, tu explicación me descoloca, pues ya no puedo calcular nada. Salimos de una simplificación por mi deseada, a una complicación que imposibilita generalizar resultados.
Por lo visto todo el campo actúa con todas las partículas a la vez. Así no hay manera de notar preferencias a distancias sino a su competencia energética. Deduzco pues que lo que pretendía era una idealización práctica que resulta inasumible. Sin embargo ¿Existe algún camino que permita pasar de la teoría a la práctica?.

Saludos de Avicarlos.

[carroza]

Re: Campo interaccíon radiación-partícula.

Hola.

Si quisieras dedicarte a la crítica literaria, primero tendrías que aprender a leer. De la misma forma, si quieres entender la interacción radiación partícula, primero debes saber cuántica.

Y sí, si existe una forma de pasar de la teoría (Electrodinámica cuántica), a la práctica (experimentos de interacción radiación-partícula). Consiste, esencialmente, en resolver la ecuaciones de Euler-Lagrange, realizar un desarrollo perturbativo del campo electromagnético en términos de fotones, aplicar la interacción como operadores que crean y aniquilan fotones, construir los diagramas de feynman relevantes, y calcular las amplitudes de dispersión para cada diagrama.

Una vez que haces eso, puedes describir todos los experimentos con una precisión de doce cifras significativas.

Siento que la física (La electrodinámica cuántica) no sea fácil, pero desde luego es muy simple. El lagrangiano
${\cal L} = e A_\mu(x) j^\mu(x)$ lo contiene todo.

Saludos