Существует ли верхний предел электромагнитного спектра?

На одном конце электромагнитного спектра находятся радиоволны, а на другом — гамма-излучение. Но есть ли верхний предел длины волны? Что это тогда за волны?
Существует ли верхний предел электромагнитного спектра?
nonstopengineering.blogspot.com

Самое мощное излучение генерируется огромными астрофизическими объектами, но до нас доходят сильно ослабленные фотоны. Ученые пока не знают, насколько мощным может быть природное излучение — на этот вопрос только предстоит ответить

Исторически сложилось так, что все частицы с частотами более 1019 герц (или с энергией более 50 000 электрон-вольт) называются гамма-лучами. В теории нет жесткого предела энергии, которую может иметь гамма-луч. Однако на практике есть целый ряд фактов, которые необходимо принимать во внимание, включая как астрофизические источники излучения, так и фундаментальные физические эксперименты.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Однако для начала давайте обратимся к вопросу о наиболее высокоэнергетических гамма-лучах, обнаруженных до сих пор. Излучение с такими энергиями регистрируются при помощи наземных приборов и исходят от огромных астрофизических объектов. Примером таких источников является пара активных галактик и Крабовидная туманность: оттуда к Земле приходят волны с энергиями до 1027 Гц (5•1012 эВ).

Помимо этих отдельных источников, существует также мощное диффузное гамма-излучение — наиболее мощные волны имели частоту 1024 Гц (109 эВ), но ожидается, что этот вид лучей может иметь частоту до 1030 Гц (1015 эВ). Измерять волны таких высоких энергий крайне трудно, так как фотоны такого диапазона очень редки и физикам приходится просеивать огромный массив данных, чтобы попытаться найти нужный сигнал.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Возможно, мы никогда не узнаем, насколько высокоэнергетичными могут быть гамма-лучи в природе. Этот вид излучения доходит до наших телескопов, но перед этим проходит через пространство, частично рассеиваясь на частицах пыли и интерферируя с другими волнами. Поэтому даже фотоны самых высоких энергий рискуют потерять значительную часть своей интенсивности в пути до Земли. Кроме того, многие источники могут производить очень высокоэнергетические гамма-лучи, которые затем поглощаются его же атомами и переизлучаются в пространство.

В результате при самых экстремальных энергиях мы будем видеть только те гамма-лучи, которые генерируются относительно близкими источниками. Тем не менее, из наблюдаемого распределения энергий гамма-лучей мы знаем, что должны быть в состоянии обнаружить волны с более высокими энергиями, чем известно на данный момент. В настоящее время разрабатывается ряд проектов, которые будут собирать гамма-лучи сверхвысокой энергии из космических источников. Только такие эксперименты позволят нам установить верхний предел электромагнитного спектра, если он существует.

Читайте главные новости дня на ленте «TechInsider» в Telegram

Влерий Пивоваров
Влерий Пивоваров 29 Мая 2021, 10:38
Цитата автора статьи: Поэтому даже фотоны самых высоких энергий рискуют потерять значительную часть своей интенсивности в пути до Земли. Мой комментарий: Попробуйте объяснить это сторонникам Большого взрыва, ибо они считают, что частота фотонов уменьшается только за счёт эффекта Доплера (за счёт разбегания галактик с ускорением от наблюдателя!!!).
Андрей Рогов
Андрей Рогов 23 Мая 2021, 16:12
Ограничение сверху, разумеется, - есть. Но реальным экспериментам до него - далеко. Очень далеко. Потому что это где-то про планковское время, планковскую длину, планковскую массу и планковскую энергию. Это всё взаимосвязано. Планковское время - это 10^-43 секунды, соответственно, частота 10^43 Гц. Длина волны, соответственно, - тоже планковская. И энергия кванта планковская: это примерно пол-тонны тротилового эквивалента (это энергия ОДНОГО такого фотона, ага). Соответственно, масса (по формуле эм це квадрат) - тоже планковская (примерно сотая доля миллиграмма - то есть, уже вполне себе видимой невооружённым глазом песчинки). Но если упаковать такую массу в объём планковских размеров, - это будет уже такая маленькая чёрненькая дырочка. Которая, впрочем, просуществует не более чем планковское время и распадётся. А если серьёзно, то там уже - невозможно определить, волна какого это взаимодействия. Электромагнитного? Или гравитационного? А может померещиться и слабое, и сильное, и "тёмное", и серо-буро-малиновое... То есть, - уже просто нельзя называть это "электромагнитным" излучением.
Igor Nagaev
Igor Nagaev 21 Мая 2021, 00:00
А чем ограничена энергия фотона СНИЗУ? Есть ли минимальная энергия, которой может обладать фотон (минимальная частота)?
Андрей Рогов
Андрей Рогов 23 Мая 2021, 16:21
Энергия фотона снизу - тоже ограничена. Если время существования Вселенной оценивается как 13.8 млрд. лет, то если принять это за полупериод (а полный период, соответственно, 27.6 млрд. лет), то вот такая минимальная частота, собственно - и есть. Ну, - некоткуда во Вселенной взяться более медленным колебаниям электромагнитного поля.
Александр Никитин
Александр Никитин 20 Мая 2021, 19:21
Де Бройль в 1923—1924 годах выдвинул идею о том, что волновой характер распространения, установленный для фотонов, имеет универсальный характер. Он должен проявляться для любых частиц, обладающих импульсом p. Все частицы, имеющие конечный импульс p, обладают волновыми свойствами, в частности, подвержены интерференции и дифракции. Следовательно, энергия высокоэнергетичного гамма излучения превращается в массу элементарных частиц.