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La superposición de un estado electrónico cambió las propiedades de bremsstrahlung

28.03.2021

Los físicos estudiaron la influencia de la interferencia cuántica en las propiedades espectrales y espaciales de la bremsstrahlung durante la dispersión de electrones por parte de átomos y nanoonduladores. Sus cálculos mostraron que impartir una forma de superposición a los estados de los electrones incidentes puede afectar la directividad y la monocromaticidad de la bremsstrahlung.

La electrodinámica cuántica (QED) es la rama más exitosa y precisa de la teoría cuántica de campos. Describe la interacción electromagnética en todas sus manifestaciones y procesos, cuyos participantes son principalmente electrones, positrones y fotones.

La mayoría de los efectos QED encuentran su confirmación en experimentos de dispersión de partículas, ya sea espectroscopia atómica o colisiones elásticas. En este caso, se acostumbra describir las partículas inicial y final como estados con cierto momento, ya que, según la mecánica cuántica, una partícula que vuela durante un tiempo suficientemente largo sin interacción (por ejemplo, en un tubo de espectrógrafo o en un acelerador) tiende a ese estado con el tiempo. Esto se refleja en el hecho de que los estados con cierto impulso subyacen en los cálculos realizados en QED.

Al mismo tiempo, la mecánica cuántica admite estados de superposición en los que el momento de una partícula puede ser indeterminado. Podría esperarse que la superposición de los estados de las partículas iniciales condujera a la superposición de los estados de las partículas finales ya los correspondientes efectos de interferencia cuántica, pero esto nunca se ha observado experimentalmente. La razón de esto es que los términos de interferencia en la sección transversal de dispersión desaparecen debido a las leyes de conservación de la energía y el momento.

Físicos de Israel, Singapur y EE. UU., con la participación de Thomas Christensen, han demostrado que es posible encontrar tal rango de estados de superposición en los que los términos de interferencia permanecen distintos de cero debido al mismo balance de energía y momento, y esto afectará el resultado de todo el proceso QED. Para probar sus conjeturas con la ayuda de cálculos, consideraron el proceso de bremsstrahlung durante la dispersión de electrones en un átomo de carbono neutro y en un nanoondulador.

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