Para una respuesta exacta a esta pregunta debe considerar los siguientes tres asuntos básicos:
1- ¿Qué propiedades del fotón causan que un fotón de alta energía bajo ciertas condiciones pueda convertirse en par de partículas – antipartícula?
2- ¿Se transfieren las propiedades del fotón a la partícula – antipartícula (y viceversa)?
3- ¿Cuál es la relación entre los fermiones de Weyl y los fermiones de Dirac?
La ecuación de Klein-Gordon es una versión relativista de la ecuación de Schrodinger que se presentó de la siguiente manera:
Al tomar radicales de ambos lados de esta ecuación tenemos:
Es natural que intentemos usar la forma relativista de la ecuación de Klein-Gordon usando la naturaleza de la energía en la relatividad especial y descuidando la parte negativa de la relación anterior (porque la energía negativa no tiene sentido), tenemos:
Ecuación de Dirac
En 1928, Paul Dirac publicó un artículo titulado “La teoría cuántica del electrón”
La ecuación de Dirac es la generalización de la ecuación de Schrodinger para calcular la función de onda de las partículas que también es consistente con la relatividad especial. Dirac extendió esta ecuación basada en la ecuación de Klein-Gordon. Dirac también podría predecir la existencia de antimateria con su ecuación que luego se verificó también con el experimento. Dirac sugirió la forma principal de su ecuación publicando un libro de la siguiente manera:
Para una partícula en caso especial p = 0, tendremos:
La ecuación de Dirac predijo la existencia de una partícula con energía negativa y se enfrentó a los no creyentes de los físicos. Sin embargo, en 1932, Anderson descubrió esta partícula en rayos cósmicos y la llamaron “positrón”. Más tarde, el par “electrón-positrón” se creó en el laboratorio mediante el proceso de descomposición de fotones.
Mar de Dirac
Dirac Sea es un modelo teórico que introduce el vacío como un mar de partículas infinitas con energía negativa. Dirac presentó este modelo en 1930 por primera vez. Dirac utilizó este modelo para explicar estados cuánticos de energía negativa en su ecuación y para justificar electrones relativistas. Dirac dijo que todos los estados de energía negativa han sido ocupados por electrones en los que no forman parte de la naturaleza. Significa que existe un Mar de electrones con energía negativa más allá de la naturaleza. También relacionó que con un fotón de alta energía, podemos separar un electrón con energía negativa de este Mar y convertirlo en un electrón ordinario con energía positiva.
La inexistencia de energía negativa significa la existencia de energía positiva, por lo tanto, el agujero se comporta de una manera que es como una partícula con energía positiva. Por otro lado, la inexistencia de carga negativa significa la existencia de carga positiva. Este electrón similar a una partícula tiene una carga positiva que se llamó positrón.
En la teoría de la CPH, al definir la estructura del fotón, el Mar de Dirac es un hecho físico que no solo es válido para el positrón, sino que también es parte inseparable de la naturaleza e incluso podemos deducir de él fermiones de Weyl. Los fermiones de Weyl con spin 1/2 tienen electrones iguales a la masa en reposo cero (en mecánica cuántica).
En la producción en pares de “electrón-positrón”, se especificó que la expresión “energía negativa” no es apropiada para este tipo de partículas que luego se denominaron antipartículas. De hecho, las diferentes propiedades eléctricas del electrón y el positrón deben investigarse en la estructura de su productor, lo que significa encontrarlo en la estructura del fotón.
Por otro lado, si un fotón de energía completa (Gamma) que tiene esta virtud que puede convertirse en dos partículas con diferentes cargas eléctricas y todos los fotones independientes de sus frecuencias, transportan energía electromagnética. Esta virtud de la energía electromagnética debe investigarse en campos eléctricos y magnéticos dependientes del fotón que se puede convertir en electrón y positrón con diferentes cargas eléctricas.
De la ecuación de Dirac a la estructura de fotones.
En la producción en pares de “electrón-positrón”, un fotón con espín 1 y al menos energía 1.022 MeV se convierte en dos fermiones, electrón y positrón con espín 1/2, de modo que tenemos:
La relación anterior es justificable según la ecuación de Dirac por relaciones (Figura A). En la desintegración de un par, un electrón se combina con un positrón y se producen dos fotones (Figura B).
En la decadencia de pares, tendremos:
Energía Sub cuántica (SQE)
Para explicar y definir la energía sub cuántica, es necesario analizar la ecuación de relaciones que tenemos:
En general, la ecuación anterior no acepta ninguna limitación de masa y energía con respecto a su valor. Además, en el límite de masa cero (masa de partículas en reposo cero), la ecuación de Dirac se redujo a la ecuación de Weyl. La ecuación de Weyl predijo la existencia de fermiones de que su masa en reposo es cero (en su artículo “GRAVITACIÓN Y EL ELECTRÓN”), pero tienen spin 1/2. Porque aquí, el objetivo es investigar y reconocer la estructura del fotón. Reducimos la matriz beta de la siguiente manera y ahora la llamamos matriz A hasta que después de los cálculos y las conclusiones necesarias, elegimos una noción especial para ello:
En un caso especial que un fotón de alta energía colisiona con un núcleo pesado que tenemos;
Eso se llama el proceso de producción de pares de electrones y positrones. Por lo tanto, en el caso general, es el reactivo de energía para dos fermiones con spin 1/2 que uno de los casos posibles describe la producción de pares de positrones de electrones. Pero es posible que ocurran otros casos, incluido el fotón con una energía inferior a E = 1.022 MeV puede descomponerse en dos fermiones con spin 1/2, que se mueven con la velocidad de la luz en la que describe a los fermiones de Weyl y se llaman fermiones sin masa o Weyl fermiones
Según el efecto Campton y el desplazamiento azul gravitacional, la energía de un fotón puede disminuir o aumentar sin cambiar sus propiedades físicas (excepto su energía y frecuencia). Significa que cualquier cosa que se incremente a la energía del fotón, tiene las mismas propiedades totales del fotón (propiedades de la energía electromagnética). En otras palabras, todos los fotones tienen propiedades físicas comunes, excepto el valor de la energía. Por lo tanto, al menos la energía electromagnética se puede definir de la siguiente manera:
E (mínimo) incluye dos partes que se pueden escribir de la siguiente manera:
En la relación anterior, el signo menos no implica ser negativo de energía (o masa negativa), ya que el positrón no es energía negativa o masa en la producción de pares. Signos +, – muestran campos electromagnéticos alrededor de una partícula cargada y transportan el mismo tipo de energía electromagnética que existe alrededor de una partícula cargada.
Por lo tanto, el fotón está formado por dos tipos de energías sub cuánticas positivas y negativas que los operadores les mostramos de la siguiente manera:
Es obvio que el giro de la energía sub cuántica (SQE) es igual a 1/2. En el caso general, la ecuación anterior se puede escribir usando la definición de sub cuántico positivo y negativo y en lugar de A, usamos gamma que es el símbolo de la energía electromagnética de la siguiente manera, donde k es un número natural:
El fotón virtual positivo lleva una fuerza eléctrica positiva y forma un campo eléctrico positivo y el fotón virtual negativo lleva una fuerza eléctrica negativa y forma un campo eléctrico negativo. Cada fotón real está formado por dos fotones virtuales. Por lo tanto, tendremos:
A medida que las partículas cargadas se absorben o se repelen entre sí y no son efectivas en las partículas neutras, los fotones virtuales homónimos se repelen entre sí, los fotones virtuales no homónimos se absorben entre sí y forman energías cuánticas, lo que hace que dos partículas cargadas no homónimas se aceleren entre sí.
Energía sub cuántica y diagramas de Feynman
En la electrodinámica cuántica, las partículas cargadas (por ejemplo, electrón y positrón) tienen interacción entre sí a través de la propagación y absorción de fotones (partículas que transportan fuerza electromagnética) y estas interacciones están justificadas por el Principio de incertidumbre. Incluso los diagramas de Feynman son una representación para describir procesos físicos. Mientras que mediante el uso de energías sub cuánticas y fotones virtuales positivos y negativos, la interacción entre partículas cargadas es explicable como análisis físico y cálculos matemáticos. Por ejemplo, observe la repulsión de dos electrones (figura).
Diagrama de Feynman: A y fotones virtuales, B para la repulsión de dos electrones.
La absorción de positrones y electrones se muestra en la figura.
Diagramas de Feynman y absorción de electrones y positrones por fotones virtuales
Según el comportamiento del fotón en la gravitación, también podemos describir las energías sub cuánticas, los fotones virtuales y la estructura del fotón.
Fotón y campo gravitacional
Para estudiar y comprender la estructura del fotón, necesitamos describir la relación entre la frecuencia y la energía del fotón. El cambio de frecuencia del fotón en el campo gravitacional ha sido demostrado por el experimento Pound-Rebka.
Si consideramos este fenómeno como otra evidencia para verificar la relatividad general, nos detendremos en las mismas viejas teorías. Por lo tanto, si queremos obtener un resultado diferente, tenemos que cambiar nuestros pensamientos. El trabajo que realiza la fuerza gravitacional en el fotón no significa un simple concepto de aumento de la energía cinética, sino que algunos conceptos más y más profundos están ocultos más allá. Si queremos ver este fenómeno desde el punto de vista de la teoría cuántica de campos, debemos aceptar que los gravitones penetran en la estructura del fotón y, además de aumentar su energía, aumentan la intensidad del campo eléctrico y magnético. Sin embargo, al considerar los conceptos aceptados de la mecánica cuántica para los gravitones, este fenómeno no es justificable. Por lo tanto, debemos reconsiderar los conceptos de la mecánica cuántica sobre el gravitón e investigar sobre este fenómeno más allá de la mecánica cuántica.
Cargas de color y color magnético
Un fotón con la energía más baja posible también transporta campos eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, las características de los gravitones ingresados en la estructura del fotón deben comportarse de una manera que, junto con la explicación de la energía del fotón, describa el aumento en la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos. En otras palabras, algunos de estos gravitones causan un aumento del campo eléctrico del fotón y otros gravitones aumentan la intensidad de los campos magnéticos. Además, no solo un fotón en el nivel más bajo de su energía está formado por algunos de los gravitones, sino que también sus miembros formados tienen propiedades eléctricas y magnéticas que se llaman carga de color y color magnético en la teoría CPH. El siguiente paso es especificar las cargas de color y los colores magnéticos en los que se obtiene prestando atención al menos al cambio en la energía del fotón en un campo gravitacional mientras se mueve hacia el cambio de gravedad azul.
Al producir campos eléctricos positivos y negativos, se forman dos campos magnéticos alrededor de los campos eléctricos que se forman. Por lo tanto, se harán dos grupos de colores magnéticos. Entonces la matriz CPH se define de la siguiente manera:
La matriz CPH muestra la energía de menor magnitud de un fotón.
Energía Sub-Cuántica (SQE)
Utilizamos la matriz CPH para definir energías sub cuánticas positivas y negativas de la siguiente manera: la primera columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica positiva y la segunda columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica negativa, entonces;
La cantidad de velocidad y energía de las energías sub cuánticas positivas y negativas son iguales, y la diferencia entre ellas solo está en el signo de sus cargas de color y dirección de flujo de color magnético.
Fotones virtuales
Hay dos tipos de fotones virtuales, fotones virtuales positivos y negativos que se definen de la siguiente manera:
Un fotón real está formado por un fotón virtual positivo y un fotón virtual negativo:
Donde, n, k son números naturales. Hasta ahora, la producción de energía electromagnética (fotones) se describió mediante el uso del desplazamiento azul gravitacional, en fenómenos inversos, los fotones se descomponen en fotones virtuales negativos y positivos. En el desplazamiento al rojo, los fotones virtuales también se descomponen en energías sub cuánticas positivas y negativas ( SQE s), y las energías sub cuánticas (SQE) también se descomponen en cargas de color y colores magnéticos. Las cargas de color y los colores magnéticos se separan, pierden su efecto entre sí y se convierten en gravitones. Significa que podemos generalizar el Mar de Dirac al campo gravitacional.
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