¿Cuál es el efecto de la gravedad en los fotones (ver descripción para detalles completos sobre la pregunta)?

En la teoría de la relatividad, las partículas sin masa como los fotones viajan en geodésicas nulas. Entonces, dos fotones que inicialmente están en trayectorias idénticas seguirán la misma trayectoria independientemente de su energía. (Este no sería el caso si el fotón tuviera masa. El resultado, una especie de “efecto arco iris” sería observable en los experimentos de lentes gravitacionales; el hecho de que no observemos esto pone un límite superior experimental en la masa del fotón. )

Sin embargo, los fotones en trayectorias paralelas distintas se extenderán (si están en el mismo lado de una fuente gravitacional) o convergerán (si pasan por una fuente de gravedad en lados opuestos). Esta es la base de la lente gravitacional.

La fuente de gravedad en la relatividad general es el tensor tensión-energía-momento de la materia. Este tensor combina básicamente la densidad de masa-energía, el momento, la presión y las tensiones internas de un medio en una cantidad relativista. Entonces, sí, el impulso solo puede ser una fuente de gravedad, pero lo que es impulso puro para un observador puede aparecer como una combinación de lo anterior para otro observador.

La relatividad general es una teoría puramente clásica. No distingue entre partículas en función de sus propiedades cuánticas. La relatividad general tampoco predice ningún efecto que pueda detectarse utilizando experimentos de mecánica cuántica como el experimento de doble rendija.

Sin embargo, la gravedad también es muy débil, por lo que sus efectos tienen poca o ninguna influencia en el resultado de los experimentos cuánticos, excepto en presencia de campos gravitacionales muy fuertes. Incluso en esos casos (p. Ej., La física de una estrella de neutrones) es posible, en principio, usar la teoría clásica para calcular el fondo curvo en función de las propiedades de la materia, y luego hacer la teoría cuántica (campo) sobre este fondo curvo (Esto se llama enfoque semiclásico).

Sería necesaria una teoría cuántica de la gravedad en toda regla (que aún no existe) para estudiar la física en las proximidades de entidades gravitacionales extremas, como la singularidad dentro de un agujero negro o el universo primitivo extremo. En cualquier otro lugar, el enfoque semiclásico es más que suficiente (y en la mayoría de los casos, incluso eso no es necesario).

FísicaFotonesGravedadRelatividadRelatividad general

¿Utiliza la relatividad general (estrella increíblemente pesada) o la mecánica cuántica (estrella increíblemente pequeña) cuando estudia un agujero negro?

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En la teoría de Einstein de general, ¿no se movería un reloj construido en la Tierra a la misma velocidad que cualquier otro reloj, independientemente de dónde lo coloque?

¿Hay alguna forma de explicarle a un niño de 8 años de qué se trata la teoría de la relatividad de Einstein?

Si un objeto tiene más masa, entonces su atracción sobre la tierra sería mayor que un objeto con menos masa y, por lo tanto, debería caer a la tierra más rápido. ¿Por qué los objetos de diferente masa caen a la tierra a la misma velocidad?

1) “Si dos fotones se mueven paralelos entre sí, ¿muestran desviación uno hacia el otro?”

Sí, en principio, la luz es atraída gravitacionalmente a la luz. Wheeler exploró este concepto con cierta profundidad. Ver: Geon (física). Sin embargo, las mediciones de la naturaleza que sugieres se verán inundadas por los efectos de los mosquitos en el bloque.

2) “¿El GTR establece ‘algo’ que tiene impulso que causa distorsión del espacio-tiempo a su alrededor? ¿O es necesario que la partícula sea un fermión / contenga un bosón de higgs?”

Cualquier cosa que tenga energía-momento contribuye a la curvatura del espacio-tiempo.

3) “¿Podemos explicar la interferencia con la teoría de los fotones?”

Los fotones se conciben como excitaciones dentro de una teoría cuántica de campos (y, por lo tanto, de ondas). Entonces ya se maneja, dentro de la electrodinámica cuántica.

Por cierto, el efecto de la gravedad en los fotones es la razón por la cual los fotones que están saliendo de un pozo gravitacional (subiendo y bajando) sufren una reducción en la frecuencia: esto se llama efecto POUND-REBKA, y explica por qué hay un efecto de dilatación gravitacional en el tiempo. relatividad general: se observará que el tiempo entre los eventos que ocurren arriba toma menos tiempo como se ve a continuación. A diferencia de la “paradoja gemela” de la relatividad especial, no hay nada que parezca hacer que la situación sea simétrica: ambos observadores estarán de acuerdo en que el hombre más bajo vive más tiempo, sin ningún estudio especial.

Viktor T. Toth

Claro, los fotones se ven afectados por la gravedad. La presencia de cualquier objeto distorsiona el espacio-tiempo a su alrededor; Como consecuencia, la geodésica en ese espacio-tiempo se modifica. Como todas las partículas (incluidos los fotones) viajan a lo largo de geodésicas, sus caminos ya no serán “rectos”. Esto se ve claramente en la lente gravitacional.

Estrictamente hablando, GTR ni siquiera habla de higgs o fermiones. Es una teoría clásica. Todo eso GTR dice que si el tensor de energía-momento no es cero, entonces el espacio-tiempo se curva (la ecuación principal de GTS dice que el tensor de curvatura de Riemann, que es una medida de la curvatura del espacio-tiempo, es proporcional a la tensor de momento de energía.) En lo que respecta a GTR, el único punto importante es que el tensor debe ser distinto de cero.

No se trata de explicar la interferencia con la teoría de los fotones, ya que no existe la teoría de los fotones. La luz es un objeto cuántico; en ciertos casos, se comporta como una partícula clásica, en ciertos casos se comporta como una onda clásica. Vuelvo a enfatizar: se comporta como lo hace una partícula clásica o una onda clásica, NO es una onda clásica ni es una partícula clásica, se comporta como una.

Viktor T. Toth

Esta es una pregunta bastante interesante.

En la teoría general de la relatividad, la fuerza gravitacional se define como deformaciones y curvas en el espacio. Y la luz se mueve a través de este espacio. Entonces, cuando hay un objeto pesado como nuestro sol cerca del haz de luz, se dobla. Su flexión es mitad causada por la curvatura del espacio y mitad por la fuerza gravitacional que actúa entre el sol y los fotones.