fotoni

[florin_try]

Oare e posibil, in principiu, un univers format numai din fotoni?
Stie careva daca exista o lege a naturii care evident interzice existenta unui univers format numai din fotoni?

[mercur]

Păi fotonii respectivi n-ar trebui, la rândul lor, să fie emişi de ceva?

[florin_try]

Pai sa zicem ca a existat o sursa care i-a emis, iar dupa mult mult timp(10¹⁰⁰⁰ ani) , sursa aia s-a degradat si ea la fotoni. Asa incit universul 'ramas' e format doar din fotoni.

Sau sursa putea fi de exemplu un big-bang (care pare a fi sursa universului nostru) setat insa in asa fel incit sa duca numai la fotoni.

Intrebarea mea era daca vre-o lege a naturii evidenta (si care pe moment imi scapa) impiedica un univers doar din fotoni.

[mercur]

În cazul ăsta, teoria spune că va exista o "eră fotonică". E vorba despre "moartea termică a universului". Vezi şi acest link: http://www.stiintasitehnica.ro/index.php?menu=8&id=368

[florin_try]

Pai in linkul indicat de tine, clar se indica ca (cel putin in principiu) un univers doar din fotoni ar fi posibil. Ceva similar am intilnit si prin wikipedia dar si din alte surse.
De fapt chiar universul nostru s-ar putea sa ajunga un univers doar din fotoni. 

Si atunci poate cineva sa imi spuna de ce intrebarea:
"cum ar fi timpul si spatiul intr-un univers format doar din fotoni?"
este ilegitima?

[HarapAlb]

Nu cred ca ar exista un univers format strict doar din fotoni. Fotonul este particula asociata interatiunii intre sarcini prin camp electric/electromagnetic. Formalismul folosit este unul care include fotoni si sarcini electrice, ele vin "la pachet" si nu le poti separa.

[florin_try]

Ca sa existe un foton trebuie existe sarcina electrica pe intreaga durata a existentei fotonului sau doar in momentul in care fotonul a fost generat?

[mercur]

Fotonul continua sa existe indiferent de durata sarcinii care l-a generat. Iar intr-un univers aflat in "moarte termica" cred ca nu gresim daca afirmam ca exista cel putin o portiune din acel univers in care se afla, la un moment dat, doar fotoni. Spatiul si timpul din universul respectiv nu vad prin ce ar fi diferite de cele actuale. Pe de alta parte, trebuie sa tinem cont si de existenta vidului cuantic. Chiar daca nu mai exista in univers decat fotoni, la nivel de vid cuantic se formeaza tot timpul particule virtuale. Acum, ce nu stiu nici eu, este daca starea de entropie echivalenta "mortii termice" mai permite crearea de astfel de particule virtuale.

[florin_try]

... acel univers in care se afla, la un moment dat, doar fotoni. Spatiul si timpul din universul respectiv nu vad prin ce ar fi diferite de cele actuale.

Cind spui ca nu vezi de ce spatiul si timpul ar fi diferite de acum, tu vezi spatio-timpul din perspectiva de acum a unui obiect cu masa, subluminic.
Ei bine intr-un univers doar din fotoni, nu mai exista aceasta perspectiva (a unui obiect cu masa subluminica) din care noi percepem acum spatiul, ci doar cea a fotonului. 

Daca universul e doar din fotoni, singurul frame de referinta posibil e cel al fotonului.
Si atunci revin la intrebarea: ce e spatiul si timpul pentru un foton?
Unii fizicieni literalmente interzic aceasta intrebare.
Daca insa un univers format doar din fotoni ar putea (in principiu) fi posibil, de ce intrebarea "ce e spatiul si timpul in perspectiva fotonului?" e ilegitima?

Pe de alta parte, trebuie sa tinem cont si de existenta vidului cuantic. Chiar daca nu mai exista in univers decat fotoni, la nivel de vid cuantic se formeaza tot timpul particule virtuale.

Probabil particulele virtuale fac imposibil un univers doar din fotoni?

[mercur]

Daca te referi strict la cum percepe un foton spatiul si timpul intr-un asemenea univers, cred ca il percepe in mod static. Adica nu percepe nici un fel de deplasare a altui foton in raport cu el insusi. De aici rezulta ca nici trecerea timpului nu mai este posibila (din punct de vedere al acelui foton), deci intrebarea "ce e spatiul si timpul in perspectiva fotonului" nu mai are sens. Dar, problema se poate complica: daca acel univers este static (nu se mai dilata), atunci se aplica ce am zis mai sus; daca este dinamic (se extinde), cred ca atunci un foton poate percepe un alt foton ca scazandu-i energia (deplasarea spre rosu). Aici ia nastere o alta intrebare: pana cand va putea sa scada acea energie a fotonului? Pana la energia vidului cuantic, adica se va putea manifesta doar virtual?

[HarapAlb]

Ca sa existe un foton trebuie existe sarcina electrica pe intreaga durata a existentei fotonului sau doar in momentul in care fotonul a fost generat?

Nu e vorba despre sarcina electrica e a produs radiatia. E vorba de fluctuatii si efecte de ordin superior care pot fi mediate de particule virtuale cu sarcina. De exemplu cu electroni-pozitroni, si in general cu particula-antiparticula (se deseneaza frumos ca diagrame Feynman):

Corectii la propagarea fotonului datorita particulelor virtuale: [tex]\gamma \rightarrow e^{-} + e^{+} \rightarrow \gamma [/tex]

Imprastierea foton-foton prin particule virtuale: [tex]\gamma_1 + \gamma_2 \rightarrow 2e^{-} + 2e^{+} \rightarrow \gamma_1\prime + \gamma_2\prime[/tex]

Producerea de perechi particula-antiparticula: [tex]\gamma_1 + \gamma_2 \rightarrow e^{-} + e^{+}[/tex]

Toate fenomenele astea se regasesc automat in descrierea fotonului datorita cuplajului sau cu sarcinile electrice. Strict vorbind, nu putem avea numai fotoni.

[Mishulanu]

Daca te referi strict la cum percepe un foton spatiul si timpul intr-un asemenea univers, cred ca il percepe in mod static. Adica nu percepe nici un fel de deplasare a altui foton in raport cu el insusi.

A percepe ceva inseamna a face un schimb de informatii, prin particule. Daca totul ar fi static, conceptul de perceptie nu-si are rostul. Daca timpul s-ar opri acum si tu te-ai opri odata cu timpul, cum ai putea sa-ti dai seama ca timpul s-a oprit?

Aici ia nastere o alta intrebare: pana cand va putea sa scada acea energie a fotonului? Pana la energia vidului cuantic, adica se va putea manifesta doar virtual?

Cred ca transformarea unui foton real intr-unul virtual incalca principiul conservarii energiei. O particula virtuala poata sa devina reala doar printr-un aport suficient de energie. Mi se pare ca de curand s-a facut un experiment cu un laser care excita particulele virtuale din fluctuatiile cuantice, ce deveneau reale. Cred ca un electron virtual absorbea un foton din laser si devenea real.

Cat priveste un univers format numai din fotoni, ar insemna ca toate celelalte particule sa se descompuna la un moment dat in fotoni, fenomen ce nu a fost observat experimental, cel putin in cazul protonului. Totusi, daca ar fi sa ramana doar fotoni, cred ca universul ar trece spontan intr-o alta etapa a evolutiei, in care sa existe si materie, poate un nou Big Bang.

[mercur]

Daca te referi strict la cum percepe un foton spatiul si timpul intr-un asemenea univers, cred ca il percepe in mod static. Adica nu percepe nici un fel de deplasare a altui foton in raport cu el insusi.

A percepe ceva inseamna a face un schimb de informatii, prin particule. Daca totul ar fi static, conceptul de perceptie nu-si are rostul.

Exact la asta m-am referit si eu, dar, probabil nu m-am exprimat prea bine ("Adica nu percepe nici un fel de deplasare a altui foton in raport cu el insusi").

Cred ca transformarea unui foton real intr-unul virtual incalca principiul conservarii energiei.

In cazul in care energia fotonului scade spre zero, datorita expansiunii universului si implicit, a cresterii entropiei, conform E=h[tex]\gamma [/tex], [tex]\gamma [/tex] va tinde catre zero. Si tocmai asta era si o intrebare pe care mi-o pusesem eu: "pana cand va putea sa scada acea energie a fotonului?"

[HarapAlb]

(...) Si tocmai asta era si o intrebare pe care mi-o pusesem eu: "pana cand va putea sa scada acea energie a fotonului?"

Nu exista o limita inferioara a spectrului electromagnetic in afara de E=0.

[mercur]

(...) Si tocmai asta era si o intrebare pe care mi-o pusesem eu: "pana cand va putea sa scada acea energie a fotonului?"

Nu exista o limita inferioara a spectrului electromagnetic in afara de E=0.

Atunci putem afirma ca in cazul cand energia fotonului atinge valoarea zero (daca este posibil practic asa ceva) datorita cresterii entropiei, fotonul pur si simplu nu mai exista? Mi se pare putin ciudat. Ori poate ca nu va putea atinge niciodata energia lui valoarea zero, oricat de mult s-ar extinde universul?