Avanzado interacción entre fotones

[Julián]

¿Los fotones interaccionan entre sí? Supongo que si, pero la probabilidad de que 2 interaccionen sería muy pequeña.

La interacción entre el fotón y la matería (me refiero a fermiones y hadrones) es muy conocida y estudiada. ¿Alguien podría habilitarme las expresiones para obtener la probabilidad de que 2 fotones, confinados por ejemplo en una fibra optica, con direcciones de desplazamiento opuesto interaccionen?

Es evidente que en la interaccion se daría la creación de pares de materia, por ejemplo, fermión-antifermión. Habiendo un decamimiento de uno y el otro trasfiriéndole momento a los pares de fermiones.

¿A qué voy con esto? pues si en una fibra optica o algun medio "guía de onda" se aplica un laser, de manera tal que su intensidad (proporcional al número de fotones sobre unidad de superficie) pueda ser controlada mediante otro flujo de fotones.

A su vez la probabilidad de interacción dependería del medio, supongo que si el medio es una red cristalina, con carencia de carga. Tal cual como un cristal semiconductor, la probabilidad aumentaría, a su vez dicho medio absorvería la energía de los pares creados. He visto estudios que dicho efecto de interacción fotón-fotón puede ser aumentada la interacción mediante un átomo mediador.

Saludos.

[carroza]

Re: interacción entre fotones

Hola.

Incluso en el vacío, dos fotones pueden interactuar. Crean un "loop" de partículas virtuales. https://en.wikipedia.org/wiki/File:P...scattering.png

En la materia, no hay que hacer algo tan exótico. Un fotón puede polarizar el medio, y eso afecta al otro. O un fotón puede crear, si su energía es suficiente, un par electrón hueco, e interaccionar con el otro.

Incluso, violando todas las leyes de conservación en el vacío, ciertos tipos de cristales pueden convertir un fotón en dos, o dos fotones en uno. Es la "conversión paramétrica al alza, o a la baja"
https://en.wikipedia.org/wiki/Sponta...own-conversion.

[Julián]

Re: interacción entre fotones

Muchas gracias carroza. La cuestión es como dije anteriormente, controlar un flujo de fotones según otro flujo. Lo que no he encontrado hasta ahora, es un buen material o bibliografía que trate sobre este tema, dando fórmulas empíricas para poder trabajar sobre estas. Realmente agradecería bibliografía o fórmulas empíricas.

En lo que me enfoco es no que un fotón altamente energético decaiga en un par de antiparticulas sino que decaiga por la influencia o la interacción de otro fotón. Siendo el medio no influyente en el decaimiento sino en la interacción fotón-fotón.

Sea por ejemplo, un flujo de fotones x en haces divididos, cuya trayectorias en un pto. se encuentren perpendicularmente. Supongo que la interacción dependerá de la intensidad de ambos flujos (cuantos más fotones por unidad de superficie mayor probabilidad de interacción) y a su vez del medio como del estado energético de estos fotones.

Siendo ${n}_{i}$ el número de fotones con el mismo nivel energético antes de la interacción con el otro haz y ${n}_{i}' << {n}_{i}$ siendo ${n}_{i}'$ el numeros de fotones con el nivel energético anterior luego de la interacción.

Lo que busco es una fórmula al estilo:

$\dst P = k (\frac{{n}_{i} h f}{V} )(\frac{{ {n}_{2}}_{i} h {f}_{2}}{V} )$

Siendo P la probabilidad de decaimiento de los fotones en la interración fotón-fotón, ${n}_{i}$ el números de fotones en un estado energético ${{n}_{2}}_{i}$ el números de fotones del otro has en un estado energético, hf la energía de los estados, V el volumen y k una constante del medio. tal que 0<P<1, para mantenernos en la cuántica.

¿No hay nada tabulado?

Saludos.

[Umbopa]

Re: interacción entre fotones

Mi consejo es que te olvides de los fotones y estudies interferencia de ondas. Es fácil moverse de una interpretación ondulatoria a una basada en fotones y segunda cuantización, sin embargo es muy difícil hacerlo al revés. Siempre se empieza con el Hamiltoniano de las ondas EM y partir de ahí usas los operadores de creación destrucción ...

[Julián]

Re: interacción entre fotones

Mi consejo es que te olvides de los fotones y estudies interferencia de ondas. Es fácil moverse de una interpretación ondulatoria a una basada en fotones y segunda cuantización, sin embargo es muy difícil hacerlo al revés. Siempre se empieza con el Hamiltoniano de las ondas EM y partir de ahí usas los operadores de creación destrucción ..

No sirve el estudio de la interferencia de ondas porque visto y estudiado desde ese punto de vista las ondas interferirán en el punto donde se encuentran los haces, produciendo una onda estacionaria pero luego seguirán tal cual están. Es por esto que hay que hacer un análisis cuántico partiendo de la teoría cuántica de campos. Efectivamente cuando dos haces coherentes se entrecrusan aparece la interferencia en gran medida, pero tambien la interacción fotón-fotón en un decaimiento en estos en partículas pero es evidente que es muy poco probable dicha interacción que a simple vista no hay una disminución de la intensidad de los haces y efectivamente en el laboratorio se aprecian los efectos ópticos físicos. Ahora la cuestión es aumentar el factor de los operadores destrucción.


Por favos si sos tan amable puedes habilitarme la expresión del hamiltoniano del fotón y como usar los operadores creación-destrucción.

Saludos.

[Umbopa]

Re: interacción entre fotones

A que te refieres con decaimiento de un fotón debido a la interacción fotón-fotón ? decaimiento que conduce a que ?

[Julián]

Re: interacción entre fotones

Bueno no quiero entrar tanto en tema de concepto, la cuestion es controlar la intensidad de un haz lumínico coherente con otro haz, es decir, reducir el número de fotones sobre unidad de superficie según la cantidad de fotones sobre unidad de superficie de otro haz. Como un fotón no puede desaparecer así porque si sino que se tiene que conservar la energía y el momento, por ende el reactivo de la interacción fotón fotón será un par de partículas o fotones de menor energía.

Necesito que me habiliten si conocen una bibliografía o material que trate sobre este tema. O quizás tablas tabuladas de dicha interacción en diferentes medios materiales.

Sea el operador destrucción

$\dst \hat{a} = {\int}_{V} {\hat{a}}_{k} \psi (x) {e}^{i k.x } \frac{{d}^{3} k}{{(2 \pi)}^{3/2} {(2 \omega}^{1/2} }$


Lo que yo quiero es maximizar en primera instancia el operador destrucción en función de otro campo fotónico.

$\hat{a} = \sqrt{n}| n- X>$

Donde x, es dependiente el otro campo fotónico.

- - - Actualizado - - -

http://espacioprofundo.es/2014/05/19/un-experimento-podria-crear-materia-a-partir-del-choque-de-fotones/

Sin duda la energía necesaria para corroborar tal cosa están fuera del alcance por lo menos.

[carroza]

Re: interacción entre fotones

Hola. Si buscas el equivalente fotónico a un transistor, por el que una corriente controla el paso de otra corriente, entonces esto puede interesarte.

https://en.wikipedia.org/wiki/Photon...grated_circuit

Saludos