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/ NetNews Usenet Archive 1992 #30 / NN_1992_30.iso / spool / sci / physics / 21405 < prev    next >
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Internet Message Format  |  1992-12-20  |  5.1 KB
  1. Path: sparky!uunet!spool.mu.edu!yale.edu!ira.uka.de!chx400!rzusuntk.unizh.ch!forty2!ks
  2. From: ks@forty2.physik.unizh.ch (Kurt Sonnenmoser)
  3. Newsgroups: sci.physics
  4. Subject: Re: Is Special Relativity a closed subject?
  5. Keywords: radiation from charges, FAQ
  6. Message-ID: <2597@forty2.physik.unizh.ch>
  7. Date: 17 Dec 92 22:29:47 GMT
  8. References: <7DEC199210131438@csa1.lbl.gov> <Bz18EA.H4r@iat.holonet.net>
  9. Organization: Physics Institute University Zuerich, Switzerland
  10. Lines: 93
  11.  
  12.  
  13. In article <Bz18EA.H4r@iat.holonet.net> parrott@iat.holonet.net
  14. (Stephen Parrott) writes:
  15. |
  16. |     Perhaps because Dirac's calculation was so complicated, some people seem
  17. | not to recognize that it definitively solves the problem of "does an
  18. | accelerated charge radiate".  As D. Boulware writes in 
  19. | [Annals of Physics 124 (1980), 169]:
  20. | 
  21. |     "The question of whether a uniformly accelerated charge radiates
  22. | has been the subject of a long series of papers with some distinguished
  23. | authors reaching the conclusion that it does, while others, equally 
  24. | distinguished, reach the conclusion that it does not.  The most careful
  25. | treatments are those of Fulton and Rohrlich [1] and Coleman [2] both of
  26. | whom concluded that the charge does in fact radiate. ...
  27. |     [1]  T. Fulton and F. Rohrlich, F. Ann. Phys. (N.Y.) 9 (1960), 499
  28. |     [2]  S. Coleman, Rand Report RM-2820-RR (1961), unpublished"
  29. |     Note:  I believe Coleman's Rand Report was belatedly published in
  30. |         D. Teplitz, Electromagnetism, Plenum Press, N.Y., 1983
  31. |     
  32. |     I don't know which "distinguished authors" Boulware refers to,
  33. | but I don't know of any paper by a recognized expert in a major journal
  34. | which claims that a uniformly accelerated charge does not radiate.
  35.  
  36. In [1], Pauli and Von Laue are cited to have argued that a charged
  37. particle in hyperbolic motion will not radiate.
  38.  
  39. In article <ByKwvA.FFA@iat.holonet.net> Stephen Parrott writes:
  40. |
  41. |   Does a Stationary Charge in a Static Gravitational Field Radiate?
  42. | 
  43. |     About six months ago there were discussions about this problem
  44. | on the net.  None of the discussions or the references given to the
  45. | literature satisfied me (mainly because of inadequate mathematical
  46. | development), and I resolved to work out the problem for myself.  
  47.  
  48. For my proposed FAQ entry I did not feel the need for a rigorous
  49. mathematical treatment on the background of General Relativity.
  50. People who ask that question on the net are usually bothered by a
  51. seeming contradiction with the Equivalence Principle (EP) -- even for
  52. situations where Classical Physics is adequate. My goal was to point out
  53. that due to the locality of the EP, there is no contradiction. Maybe
  54. section 1a (see below, for those who missed it) should be a little more
  55. verbose about that.
  56.  
  57.             -------------------------
  58.  
  59.  
  60. 1a) DOES THE GRAVITATIONAL FIELD OF A STATIC MASSIVE BODY CAUSE
  61.     RADIATION FROM A CHARGED PARTICLE AT REST ON ITS SURFACE?
  62.     (Or: "According to the Equivalence Principle, the electron on my
  63.     desk should radiate!")
  64.  
  65.     Answer: No, it doesn't. Reason: Static situation --> no magnetic
  66.     fields --> vanishing field energy current, i.e. no radiation. The
  67.     Equivalence Principle only leads you to the conclusion that if you
  68.     put the particle on the bottom of an accelerated elevator in gravity
  69.     free space, you will observe no radiation (in the reference frame of
  70.     the elevator).
  71.  
  72. 1b) DOES A CHARGED STABLE PARTICLE IN FREE FALL IN THE GRAVITATIONAL
  73.     FIELD OF A MASSIVE BODY RADIATE? (Or: "According to the Equivalence
  74.     Principle, my electron should not radiate if it falls to the
  75.     ground!")
  76.  
  77.     Answer: Yes, it does. Reason: It's like with any acclerated motion
  78.     of a charged particle: The acceleration causes "kinks" in the field
  79.     lines that propagate with the velocity of light and carry off
  80.     energy. This energy comes from the orbital energy of the particle
  81.     and not from its mass. As before, trying to apply the Equivalence
  82.     Principle is misleading: the free falling particle is only _locally_
  83.     equivalent to one at rest in gravity free space, but in order to
  84.     calculate the energy radiated off, you have to integrate the energy
  85.     flux of the electromagnetic field over a sphere going to infinity
  86.     (in a fixed reference frame), which is, of course, not a local
  87.     procedure. The Equivalence Principle only tells you that if you go
  88.     very close to the particle, you see no radiation.
  89.  
  90. 1c) DOES A UNIFORMLY ACCELERATED CHARGE RADIATE? (Or: "Ok, let's forget
  91.     about the Equivalence Principle! What happens globally?")
  92.  
  93.     Answer: David Boulware [Ann.Phys. 124, 169-188 (1980) ("Radiation
  94.     from a Uniformly Accelerated Charge")] has shown that a uniformly
  95.     accelerated charge in gravity-free space does in fact radiate
  96.     (contrary to earlier beliefs, e.g. of Pauli), but also that it is
  97.     _not_ globally equivalent to a charge at rest in a static
  98.     gravitational field. More specifically, there are regions of
  99.     space-time where there is no coordinate frame in which the
  100.     accelerated charge is at rest and the gravitational field static. So
  101.     there is no contradiction to the fact that charges at rest in a
  102.     gravitational field do not radiate.
  103.  
  104. Kurt Sonnenmoser
  105.