Si la órbita de un átomo de un electrón se excitara, ¿alguna vez decaería a una órbita de energía más baja si nada pudiera absorber la energía?

Después de leer el comentario de Christopher Dotchin sobre la respuesta del usuario de Quora, me gustaría intentar aclarar la pregunta original, porque creo que se ha descartado prematuramente. Creo que hay una pregunta interesante aquí, que desafortunadamente está enterrada en el comentario del autor de la pregunta sobre una respuesta, ya que presumiblemente no se le ocurrió una manera de expresarla de manera sucinta como para incluirla en la pregunta o detalles de la pregunta.

Mi interpretación de su pregunta se reduce a: “Si un árbol cae en el bosque y no hay nadie cerca para escucharlo, ¿realmente se cayó ?”

Para volver a ponerlo en los términos de la pregunta original, “Si un electrón se descompone en un átomo de hidrógeno, y nunca se produce una medición posterior en el fotón resultante o en el átomo mismo , ¿realmente se descompuso el electrón?”

La respuesta de Clint es cierta en el sentido de que, si uno midiera el fotón , lo encontraría en una ubicación dada en el espacio con una distribución de probabilidad dada por la función de onda de un fotón que se propaga para siempre. Sin embargo, creo que la verdadera pregunta de Christopher es: “¿qué se puede decir sobre el supuesto evento de descomposición si no hay nada más en el universo y, por lo tanto, nada con lo que realizar una medición?

Además, creo que su motivación para hacer esta pregunta es algo así como: “Cuando la vida de un fotón es finita en el marco del átomo, se podría decir que el fotón experimenta este tiempo finito como si fuera cero tiempo, ya que la dilatación del tiempo en el El marco del fotón es infinito, y un número finito dividido por infinito es cero. Sin embargo, ¿qué sucede si la vida útil del fotón es infinito, porque nunca hay un evento de absorción? Ahora tienes que dividir el infinito por infinito, y no está claro qué es eso. significa desde la perspectiva del fotón “.

Siguiendo la interpretación de Copenhague, supongo que todo lo que podríamos decir sobre el sistema átomo-fotón es que estaría en una superposición de que tanto se ha descompuesto como no. La situación es análoga al gato de Schroedinger, ya que un evento aleatorio (estimulación de la desintegración electrónica por fluctuaciones de punto cero) determina si el electrón está vivo (excitado) o muerto (estado fundamental). A menos que ocurra una interacción que se considere una medida (que es una pregunta que posee su propia lata de gusanos), la función de onda (y, por lo tanto, la superposición) permanecerá sin colapsar por la eternidad.

Trataré de responder en dos partes:
“Mi problema surge de una afirmación que tengo. Una órbita de electrones cae a un nivel más bajo y emite un fotón. Ahora este fotón se extiende en forma de onda por todo el universo, tomando todas las rutas posibles, hasta que finalmente la onda ‘colapsa ‘a un solo resultado posible y es absorbido por otro átomo “.

Esta es la comprensión que tengo también. Si no se produce absorción por otro átomo, entonces el átomo y el fotón originales permanecerán en un estado entrelazado (el mismo enredo que da lugar a la computación cuántica).

“Muchos están de acuerdo con alguna versión de mi descripción. Esto también transmite muchos problemas, es decir, cómo la ola, por ejemplo, a 1 año luz de distancia, ‘sabe’ que este colapso ha tenido lugar y no se absorbe a una distancia tan lejana de manera simultánea (requiere una transmisión de información más rápida que la velocidad de la luz) “.

Esta es una reafirmación de la paradoja de Einstein-Podolsky-Rosen, y una de las razones por las que Einstein no confiaba en la mecánica cuántica ( http://en.wikipedia.org/wiki/EPR …). De hecho, experimentalmente, se ha demostrado que el átomo “sabrá” instantáneamente cuando el fotón ha sido absorbido. Sin embargo, el viaje implícito más rápido que la velocidad de la luz del colapso de la función de onda no violará la causalidad, ya que se ha demostrado que, si bien el átomo y el fotón siempre se encuentran en estados finales consistentes, no puede haber ninguna forma de enviar información por este fenómeno más rápido que la luz.

El electrón nunca está solo … siente fluctuaciones en el campo de vacío. Estas fluctuaciones pueden conducir a la descomposición espontánea del estado excitado.

Por ejemplo, incluso con un electrón hay un desplazamiento de Lamb: los orbitales S y P se dividen. Esto se describe típicamente usando la electrodinámica cuántica.

http://en.wikipedia.org/wiki/Lam

El experimento es bien conocido y llevó a un premio Nobel hace más de 50 años.

Reformé mi respuesta aunque no estoy realmente seguro de por qué mi respuesta fue rechazada. parece injusto dada la vaguedad de la pregunta

Para mí, la pregunta es tratar de comprender los mecanismos básicos que subyacen a los procesos no radiativos, como la emisión espontánea.
Es bastante obvio que el universo no contiene 1 átomo, sin embargo, es posible discutir fallas en la teoría cuántica original para el caso de 1 átomo.

Supongo que el autor de la pregunta tiene un entrenamiento básico de mecánica cuántica, y me hubiera gustado saber más sobre temas más avanzados, como la teoría cuántica de campos, de un especialista, o tal vez tenga una comprensión coloquial (lectura / cultural), y quisiera para aclarar el problema en términos más laicos.

Así que supongamos que el contexto es uno que tiene una comprensión básica, tal vez la comprensión de un laico, de la teoría cuántica.

De hecho, incluso la emisión espontánea en átomos y moléculas no aisladas no puede explicarse utilizando la antigua teoría cuántica (es decir, la primera cuantización).
La primera teoría de cuantización no permite, de hecho, la emisión espontánea.
Uno necesita la segunda cuantización, donde se cuantifica el campo electromagnético en cada punto del espacio.

Esta es la siguiente teoría más simple que puede abordar la cuestión.
Y ESTE es el quid de la situación: hay algo para interactuar con el electrón, ¡el campo de vacío mismo!

Además, el cambio Lamb es un experimento extremadamente importante porque nos permite medir la estructura fina constante con gran precisión. Recuerde que la constante de estructura fina es un parámetro empírico que ingresa al Modelo Estándar. Entonces me parece muy importante entender esto

La pregunta que se hace no es preguntar sobre cómo interpretar la mecánica cuántica clásica, sobre la teoría de la medición mecánica cuántica o el trabajo reciente en la gravedad cuántica.

Si él / ella lo es, entonces la pregunta debe reformularse para que podamos responderla.
 

De hecho, el infame experimento de Schrodinger-Cat es una analogía extremadamente pobre para discutir / explicar la emisión espontánea porque en cualquier sistema atómico o molecular, no hay solo dos estados a considerar (gato vivo o muerto, molécula excitada o no). Hay un número casi infinito de estados porque el átomo / molécula siempre está acoplado a algo, ya sean los modos vibrónicos intermoleculares o el vacío mismo. El tratamiento adecuado requiere una mecánica estadística cuántica bastante elegante. Véanse, por ejemplo, estas viejas referencias de los años 70, que discuten, entre otras cosas, la dependencia energética del rendimiento de benceno de fluorescencia en el límite de la molécula aislada.

http://www.sciencedirect.com/sci

y documentos relacionados (y un libro) de Freed en Chicago, como

“Transiciones sin radiación en moléculas” Karl Freed, Cuentas de Investigación Química

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1

y trabajo relacionado (por tipos como Heller, Jortner, etc.)

Obviamente, hay algunas dudas sobre cuál es la tasa de emisión espontánea de H / D / T, y eso sí lo sé por completo.

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