Um físico da Universidade de Lancaster propôs uma solução radical para a questão de como uma partícula carregada, como um elétron, reage ao seu próprio campo eletromagnético.
Esta questão tem preocupado os físicos por mais de 100 anos, mas o físico matemático Dr. Jonathan Gratus propôs uma abordagem alternativa, publicada no Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, com implicações controversas.
É bem conhecido que se uma carga pontual é acelerada, ela produz radiação eletromagnética. Essa radiação tem energia e momento, que devem vir de algum lugar. Geralmente é assumido que eles vêm da energia e momento de uma partícula carregada que amortece o movimento.
A história de tentar calcular essa reação radiativa (também conhecida como amortecimento radiativo) remonta a Lorentz em 1892. Naquela época, muitos físicos famosos fizeram contribuições significativas, incluindo Planck, Abraham, Born, Schott, Pauli, Dirac e Landau. A pesquisa ativa continua até hoje, com muitos artigos publicados a cada ano.
O problema é que, de acordo com as equações de Maxwell, o campo elétrico no ponto onde a partícula pontual está localizada é infinito. Portanto, a força que atua sobre essa partícula pontual também deve ser infinita.
Vários métodos têm sido usados para renormalizar esse infinito. Isso leva à conhecida equação de Lorentz-Abraham-Dirac.
Infelizmente, esta equação tem soluções patológicas bem conhecidas. Por exemplo, uma partícula que obedece a esta equação pode acelerar infinitamente sem uma força externa, ou acelerar antes que qualquer força seja aplicada.
Há também uma versão quântica do amortecimento de radiação. Ironicamente, este é um dos poucos fenômenos em que a versão quântica ocorre em energias mais baixas que a clássica.
Os físicos estão procurando ativamente esse efeito. Isso requer elétrons de energia muito alta e feixes de laser poderosos para "colisir", o que é um problema, já que os maiores aceleradores de partículas não estão localizados perto dos lasers mais potentes. No entanto, disparar lasers no plasma produzirá elétrons de alta energia que podem interagir com o feixe de laser. Tudo que você precisa é de um laser poderoso. Os resultados atuais mostram que a reação de radiação quântica realmente existe.
Uma abordagem alternativa é considerar um conjunto de partículas carregadas, onde cada partícula reage aos campos de todas as outras partículas carregadas, mas não a si mesma. Até agora, essa abordagem foi abandonada porque não se esperava que conservasse energia e momento.
No entanto, Jonathan Gratus mostra que essa suposição é incorreta, pois a energia e o momento da radiação de uma única partícula vêm dos campos externos usados para acelerá-la.
Ele diz que “as implicações controversas deste resultado são que a reação radiativa clássica pode não existir. Portanto, podemos ver a descoberta da reação quântica da radiação como algo semelhante à descoberta de Plutão, que foi descoberta após previsões baseadas em inconsistências no movimento de Netuno. Os cálculos corrigidos mostraram que não houve discrepâncias. Da mesma forma, a inutilidade da reação à radiação foi prevista, encontrada e mostrada.
O estudo foi publicado no Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical.
2022-02-06 19:16:01
Autor: Vitalii Babkin