Legjobb válasz
Nem forgó (gömbszimmetrikus) fekete lyuk esetében a fotongömb egy olyan gömb alakú tér, ahol a gravitáció erős elég ahhoz, hogy a fotonok (fényrészecskék) pályán haladjanak. Ez azt jelenti, hogy a fotonok körbejárják a fekete lyukat, míg végül be nem esnek vagy kifelé fordulnak. Az egyiket vagy a másikat meg kell tenniük, mert ez instabil pálya; mindig vannak kisebb zavarok más tömegektől, gravitációs hullámoktól stb., és a fotonok diffrakcionálódnak, ahelyett, hogy a klasszikus részecskék pontos pályáját követnék. a fekete lyukból) éppen a határvonalon áll ahhoz, hogy a fotonok megragadjanak.
Kép forrása: RealClearScience (szerkesztve)
Amint a fotonok megközelítik a fekete lyuk eseményhorizontját (azt a régiót, amelyen túl a fény nem tud menekülni), a kellő szögletű fényrészecskék elkerülik majdnem érintőleges irányban haladva a fekete lyukba kijárati kúp (narancssárga út) néven.
Egy foton a ennek a kúpnak a határán nincs elég szögmomentum ahhoz, hogy elkerülje a b gravitációs kútját hiányzik a lyuk, és átmenetileg a fekete lyuk körül kering (kék út). Ezek a pályák instabilak, ami azt jelenti, hogy a fekete lyuk körüli véges szögben való hajlítás után a foton vagy beesik, vagy visszahajlik. Összehasonlításképpen nézze meg, hogy egy foton hogyan csavarodik be az alábbi videó fekete lyukába.
Kép: szerzői jog © 2017 Martin Silvertant. Minden jog fenntartva.
A fotongömb a Schwarzschild-sugár 1,5-szeresén helyezkedik el (a fekete lyuk eseményhorizontjának nagyságát meghatározó sugár). Minél messzebb van a fekete lyuktól, annál gyengébb a gravitációs erő, és éppen a fotonszférában van annyi gravitációs erő, hogy fenntartsa a félstabil pályákat.
A pályán lévő fotonok érdekességei: ugyanazon a helyen haladhatnak el, mint az előző pályán, ami ha valahogy egy fekete lyuk fölé tartanád magad a Schwarzschild-sugár 1,5-szeresével, elég érdekes hatásokat eredményezhet. (3 Schwarzschild sugár belsejében nincsenek stabil pályák.)
Például a feje hátsó részéből visszaverődő fotonok körbejárják a fekete lyukat, és potenciálisan megközelítik az Ön tartózkodási helyét és belépnek a szemébe . Mint ilyen, gyakorlatilag a saját feje hátuljára néz!
Kép: szerzői jog © 2017 Martin Silvertant. Minden jog fenntartva.
Természetesen a gyakorlatban az egyes fotonok kissé eltérõ pályákat követnek egymástól, és akkor is, ha bármelyikük pontosan ugyanazon a helyen halad el, mint te, nem pedig teljes a feje hátsó részének képe csak egy részét látná belőle (a szemébe bejutó nagyon kevés fotonból), amely valójában nem észlelhető a fej bármely részénél.
További információ a pályákról egy fekete lyuk körül Stephen Selipsky válaszában: A fény bejuthat-e a pályára?
Válasz
A fotonoknak „nincs” irányuk vagy helyük, amíg a detektorok el nem szívják őket. Mindig emlékezzen arra, hogy a fotonokat kibocsátó elektronok ugyanazt csinálják, mint a rádióantennák, és az EM-t egy meghatározott „sugárzási mintázatban” szórják ki … energia-lépések egy térfogatot kitöltő kvantum mezőben.)
Igen, az elektron emissziójának valószínűségi hullámfüggvénye gömb. C sebességgel tágul, de a foton megtalálásának valószínűsége ezen a gömbön olyan lesz, mint egy dipól-antenna teljesítménysűrűségénél: egy erős kör alakú sáv a gömb „egyenlítője” körül, erre a körre merőleges elektromos polarizációval. Tehát lesz valami, ami hasonlít egy EM gömbhullámra, maximális foton-valószínûséggel a gömb „egyenlítôjénél”, és nulla valószínûséggel a pólusokon. (A gömb mintázata hasonlítani fog egy tórusz árnyékára.)
Mi a helyzet az egyetlen elektronnal? Amikor az elektron gyorsulásának iránya véletlenszerű (bizonytalan, mint az atomátmeneteknél), akkor a foton gömb alakú valószínűség-eloszlása továbbra is megmarad, ennek ellenére a foton valószínűségének mintázata a felszínén bizonytalan. A „pólusok” és az „egyenlítő” ekkor bárhol elhelyezkedhetnek, és a foton polarizációja minden lehetséges értékre kiterjed.
PS
Vegye figyelembe azt is, hogy jól definiált fotonenergia esetén a táguló gömb „vastagsága” nagyobb lesz. Az egyfrekvenciás fotonnak végtelen számú EM hullámciklussal kell rendelkeznie, az emisszió végtelen ideig tarthat! Valószerűbb egy atomi emisszió keskeny vonalszélességgel, és az EM-emisszió jelentős, de nem végtelen ideig fennmarad. A keskeny sávú fénykibocsátások folyamatosan felfújódó „vastag üreges gömbökhöz” hasonlítanak, és minden egyes foton végül valahol a táguló gömbrétegen belül található (maximum az Egyenlítőnél, természetesen lyukakkal a pólusokon).
BTW, íme nagyon jó fizika esszék gyűjteménye az OSA-tól: A fény jellege: mi a foton, https://www.sheffield.ac.uk/polopoly\_fs/1.14183!/file/photon.pdf
Lásd még Art Hobson sérelmét az AJP folyóiratban; panaszkodnak arra, hogy a legtöbb alulképzett QM tankönyv általánosan tévhiteket állít elő a fotonokkal / kvantumokkal kapcsolatban: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1204/1204.4616.pdf 2012 AJP, ” Nincsenek részecskék, csak mezők vannak. ”