¿Cómo hace un fotón, mediando el campo EM de un protón, para que un electrón se mueva hacia el protón? ¿Cómo se efectúa el cambio de impulso?

En mi opinión, no lo sabemos. La teoría de campo cuántico le presenta una serie de ecuaciones que emplean todo tipo de operadores, etc., pero al final del día sigue siendo una descripción matemática de lo que sucede. No explica lo que pasa. Decir que terminas con un operador de impulso que depende del signo de q no es más esclarecedor de lo que sucede físicamente que la ley de Coulomb, aunque supongo que hace que aquellos que son expertos en atravesar la maraña de las matemáticas se sientan superiores a los que no pueden . Además, cuando hablamos del momento final que surge de la superposición de un número extremadamente grande de portadores de momento, y obtenemos la respuesta final porque en la superposición hay diferentes pesos, debemos tener en cuenta que cualquier portador de momento, o portador de energía, tiene una masa equivalente Si integramos esa masa sobre el espacio, y calculamos el efecto en el Universo, y en particular la constante cosmológica de la relatividad general, encontramos que el cálculo y la observación están fuera por un factor de aproximadamente 10 ^ 120. En mi opinión, eso es suficiente para falsificar la teoría tal como está representada actualmente. Eso no significa que el concepto esté totalmente equivocado, pero sí significa que el concepto de superposición neta lo está.

Por lo tanto, volvamos a su pregunta: no lo sabemos. Se requiere más trabajo.

Los fotones virtuales que cambian el impulso del electrón son figuras del habla, interpretación de ciertas ecuaciones de la teoría cuántica de campos. Los campos cuánticos son campos de operadores, funciones que transforman el vector de estado. Están hechos de operadores elementales de creación y aniquilación de partículas. El operador de evolución que describe cómo cambia todo el estado con el tiempo también se compone de una suma gigante con diferentes coeficientes de operadores para la creación y aniquilación de partículas. E incluye un término que dice “en cada punto del espacio siempre que haya un electrón y un fotón, destrúyalos a ambos y cree otro electrón con otro momento, también multiplique el vector de estado por este número”. Y luego integramos esto infinitamente muchas veces sobre la integral sobre el espacio, y esto da como resultado un estado donde se destruye el electrón inicial y se crea una superposición de electrones de todos los momentos posibles (¡infinitos!), Pero con diferentes pesos en la superposición, entonces algunos momentos del electrón final tienen más probabilidades de ser observados que los otros. Entonces , no es como si el protón emite un fotón determinado y empuja o tira del electrón , sino que el protón “emite” una superposición de infinitos fotones de todos los momentos posibles y todos interactúan con el electrón, lo aniquilan y crean nuevos electrones con nuevos momentos , todos los posibles, superpuestos, pero no todos tienen las mismas probabilidades, la mayoría de ellos se cancelan entre sí (con amplitud de probabilidad de signo opuesto).

¿Y qué diferencia los resultados más probables de los menos probables? Esos pesos, coeficientes para operadores en la densidad lagrangiana, uno de ellos es la carga eléctrica de la partícula. Cambie un signo de este coeficiente y, de repente, con la misma configuración inicial de campo de partículas y campo de fotones, obtendrá un resultado más probable de que la partícula se mueva en la dirección opuesta a la que obtiene con el signo sin cambios de la carga.

Es más fácil de ver cuando solo mira los campos antes de la segunda cuantización. Primero buscas un objeto simple que obedezca la relación relativista energía-momento y obtienes la ecuación de Dirac que describe el campo de bipintores con lagrangiana

entonces usted pregunta por la invariancia de calibre local cuando Lagrangian permanece igual si realiza variaciones locales en fase compleja:

y de esta manera, debe introducir otro campo A de 4 vectores y reemplazar una derivada ordinaria con una derivada covariante

y si recuerdas que la derivada espacial corresponde al operador de momento, la nueva derivada covariante dice que el momento ahora se ve afectado por la carga q multiplicada por el valor del campo del medidor A que se convierte en el potencial electromagnético, y después de la segunda cuantización se convierte en el campo de fotones .

Esto lleva a lagrangiana

con ecuación de movimiento para su campo de partículas

entonces, la forma en que su campo cambia en el tiempo ahora depende de q * A, lo que significa que si q es positivo, su campo cambia de una manera, y si q es negativo, cambia en otra dirección.

Luego, después de la segunda cuantización, trata todos esos campos como operadores que actúan sobre el estado del vector pero las ecuaciones permanecen, ahora el término donde Ψ se multiplica por A son los términos donde el electrón y el fotón se encuentran y se aniquilan …