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/ NetNews Usenet Archive 1992 #16 / NN_1992_16.iso / spool / sci / physics / 12085 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-07-30  |  3.7 KB

  1. Path: sparky!uunet!sun-barr!ames!agate!physics.Berkeley.EDU!aephraim
  2. From: aephraim@physics.Berkeley.EDU (Aephraim M. Steinberg)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Defining Photons
  5. Date: 31 Jul 1992 03:13:27 GMT
  6. Organization: University of California, Berkeley
  7. Lines: 51
  8. Distribution: na
  9. Message-ID: <15ab4nINNfnk@agate.berkeley.edu>
  10. References: <3942@cruzio.santa-cruz.ca.us> <24910@dog.ee.lbl.gov> <1992Jul27.225249.12026@galois.mit.edu>
  11. NNTP-Posting-Host: physics.berkeley.edu
  12. Keywords: Relating photons E=MC^2 criticism
  13.  
  14. In article <1992Jul27.225249.12026@galois.mit.edu> jbaez@riesz.mit.edu (John C. Baez) writes:
  15. >In article <24910@dog.ee.lbl.gov> sichase@csa2.lbl.gov writes:
  16. >>Photons behave classically when there are alot of them around.  Electrons
  17. >>behave classically when one of them is at high energy.  This is a fundamental
  18. >>difference, which emerges directly from the different methods of quantization
  19. >>used for fermion and boson fields, and directly leads to the dramatic
  20. >>classical difference between EM fields and lumps of matter.  But in the
  21. >>quantum regime this distinction blurs considerably, leading physicists to 
  22. >>class all these objects - photons and electrons and everything else, together
  23. >>as particles.
  24. >>
  25. >>Notice that masslessness have nothing to do with these questions.  
  26.  
  27. Well, actually photons behave classically when there are a lot of them 
  28. around, AND they are in a coherent state (a particular kind of coherent
  29. superposition of different number-states of photons which most closely
  30. resembles a classical field, and yields the familiar Poisson counting
  31. statistics one expects from independent random processes, just to define
  32. the jargon in advance).  Recent work on squeezing is based entirely on
  33. the concept that you can have many photons around but in a different
  34. kind of state (you guessed it, a squeezed one, the simplest example of
  35. which is a number state, e.g., exactly 500 quadrillion photons in a
  36. cavity), and such a state will NOT act classically.  Most of the talk
  37. centers around the fact that they "get around" the uncertainty principle
  38. (of course, all they do is trade off one uncertainty for another), which
  39. might make one think that they are "more classical" than a coherent state
  40. (field emanating from an ideal laser, for example) or a thermal state
  41. (field emanating from a candle, for example, or a star).  However, many
  42. results have been proved for classical field theories, generally involving
  43. the correlations of fields ("photon statistics"), which are violated by
  44. squeezed states.  The Hanbury-Brown Twiss experiment is an example; as
  45. someone recently pointed out, their result (of photon "bunching") can be
  46. explained classically-- this is what thermal noise fields yield.  Photons
  47. independent of one another (no HBT effect) can also be explained classically;
  48. they arise from coherent states, as I mentioned earlier, and it can be
  49. shown that any collection of classical currents radiates a coherent state.
  50. On the other hand, photon "antibunching" (which is what a number state would
  51. show, since if you see one out of the 5E17, there are only 5E17-1 left)
  52. is impossible classically, and yet has been observed by several groups.
  53.  
  54. All these states certainly are well-defined for massive particles such as
  55. the Z as well as for the photon, so long as they are bosons.  I am curious,
  56. however, whether the superselection rule makes such states impossible for
  57. charged bosons such as the W's?
  58.  
  59.  
  60. -- 
  61. Aephraim M. Steinberg                    | "WHY must I treat the measuring
  62. UCB Physics                              | device classically??  What will
  63. aephraim@physics.berkeley.edu            | happen to me if I don't??"
  64.                                          |       -- Eugene Wigner
  65.