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Las condiciones clásicas de no radiación definen las condiciones de acuerdo con el electromagnetismo clásico bajo las cuales una distribución de cargas aceleradas no emitirá radiación electromagnética . Según la fórmula de Larmor en el electromagnetismo clásico, una carga puntual única bajo aceleración emitirá radiación electromagnética, es decir, luz . Sin embargo, en algunos modelos de electrones clásicos se puede acelerar una distribución de cargas para que no se emita radiación. [1] La derivación moderna de estas condiciones de no radiación por Hermann A. Hausse basa en los componentes de Fourier de la corriente producida por una carga puntual en movimiento. Afirma que una distribución de cargas aceleradas irradiará si y solo si tiene componentes de Fourier sincrónicos con ondas que viajan a la velocidad de la luz . [2]

Historia

Encontrar un modelo no radiante para el electrón en un átomo dominó los primeros trabajos sobre modelos atómicos . En un modelo planetario del átomo, el electrón del punto en órbita aceleraría constantemente hacia el núcleo y, por lo tanto, según la fórmula de Larmor, emitiría ondas electromagnéticas . En 1910 Paul Ehrenfest publicó un breve artículo sobre "Movimientos eléctricos irregulares sin campos magnéticos y de radiación" demostrando que las ecuaciones de Maxwell permiten la existencia de distribuciones de carga aceleradas que no emiten radiación. [3] Sin embargo, la necesidad de un electrón clásico no radiante fue abandonada en 1913 porModelo de Bohr del átomo, que postulaba que los electrones que orbitan el núcleo en órbitas circulares particulares con momento angular y energía fijos no irían. La teoría atómica moderna explica estos estados cuánticos estables con la ayuda de la ecuación de Schrödinger .

Mientras tanto, nuestra comprensión de la no radiación clásica ha avanzado considerablemente desde 1925. A partir de 1933, George Adolphus Schott publicó un descubrimiento sorprendente de que una esfera cargada en movimiento acelerado (como el electrón que orbita el núcleo) puede tener órbitas sin radiación. [4] Admitiendo que tal especulación estaba pasada de moda, sugiere que su solución puede aplicarse a la estructura del neutrón . En 1948, Bohm y Weinstein también encontraron que las distribuciones de carga pueden oscilar sin radiación; sugieren que una solución que puede aplicarse a los mesones . [5] Luego, en 1964, Goedeckederivó, por primera vez, la condición general de no radiación para una distribución de corriente de carga extendida, y produjo muchos ejemplos, algunos de los cuales contenían espín y podrían usarse para describir partículas fundamentales . Goedecke fue llevado por su descubrimiento a especular: [6]

Naturalmente, es muy tentador hipotetizar a partir de esto que la existencia de la constante de Planck está implícita en la teoría electromagnética clásica aumentada por las condiciones de no radiación. Tal hipótesis sería esencialmente equivalente a sugerir una "teoría de la naturaleza" en la que todas las partículas estables (o agregados) son simplemente distribuciones de corriente de carga no radiantes cuyas propiedades mecánicas son de origen electromagnético.

La condición de no radiación fue ignorada en gran medida durante muchos años. Philip Pearle revisa el tema en su artículo de 1982 Classical Electron Models . [7] En 1984 aparece una tesis de pregrado de Reed College sobre la no radiación en planos infinitos y solenoides . [8] Un avance importante ocurrió en 1986, cuando Hermann Haus derivó la condición de Goedecke de una nueva manera. [2] Haus encuentra que toda la radiación es causada por componentes de Fourier de la distribución de carga / corriente que son similares a la luz (es decir, componentes que son sincrónicos con la velocidad de la luz ). Cuando una distribucionno tiene componentes de Fourier parecidos a la luz, como una carga puntual en movimiento uniforme, entonces no hay radiación. Haus usa su formulación para explicar la radiación de Cherenkov en la que la velocidad de la luz del medio circundante es menor que c .

Aplicaciones

  • La condición de no radiación es importante para el estudio de la física de la invisibilidad . [ cita requerida ]

Notas

  1. ^ Pearle, Philip (1978). "¿Cuándo puede un electrón clásico acelerar sin irradiar?". Fundamentos de la Física . 8 (11-12): 879-891. Código Bibliográfico : 1978FoPh .... 8..879P . doi : 10.1007 / BF00715060 . S2CID  121169154 .
  2. ↑ a b Haus, HA (1986). "Sobre la radiación de cargas puntuales". Revista estadounidense de física . 54 (12): 1126–1129. Código Bibliográfico : 1986AmJPh..54.1126H . doi : 10.1119 / 1.14729 .
  3. ^ Ehrenfest, Paul (1910). "Ungleichförmige Elektrizitätsbewegungen ohne Magnet- und Strahlungsfeld". Physikalische Zeitschrift . 11 : 708–709.
  4. ^ Schott, GA (1933). "El campo electromagnético de una esfera en movimiento uniforme y rígidamente electrificada y sus órbitas sin radiación". Revista Filosófica . 7. 15 : 752–761. Lay resumen .
  5. ^ Bohm, D .; Weinstein, M. (1948). "Las auto-oscilaciones de una partícula cargada". Revisión física . 74 (12): 1789-1798. Código Bibliográfico : 1948PhRv ... 74.1789B . doi : 10.1103 / PhysRev.74.1789 .
  6. ^ Goedecke, GH (1964). "Movimientos clásicamente sin radiación y posibles implicaciones para la teoría cuántica". Revisión física . 135 (1B): B281 – B288. Código Bibliográfico : 1964PhRv..135..281G . doi : 10.1103 / PhysRev.135.B281 .
  7. ^ Pearle, Philip (1982). "Modelos de electrones clásicos". En Teplitzn (ed.). Electromagnetismo: caminos de investigación . Nueva York: Pleno. págs. 211–295.
  8. ^ Abbott, Tyler A; Griffiths, David J (1985). "Aceleración sin radiación". Revista estadounidense de física . 53 (12): 1203. Código bibliográfico : 1985AmJPh..53.1203A . doi : 10.1119 / 1.14084 .

Enlaces externos

  • Física de la invisibilidad: aceleración sin radiación, parte I