6.2 Emisión espontánea y de dónde viene la luz

Inicio ／ Capítulo 6: Dominio cuántico

Mecanismo unificado: almacenar → formar el paquete → emitir
Reducimos cualquier episodio luminoso a tres pasos:

• Acumular energía (inventario). Átomos, moléculas, sólidos y plasmas guardan energía como configuraciones de tensión más o menos apretadas. El calentamiento, la aceleración eléctrica, las colisiones focalizadas o las reacciones químicas elevan la configuración y crean un inventario de tensión (estados excitados, acelerados o ionizados).
• Formar el paquete (cruzar el umbral de liberación). La fase interna entra en una zona apta; las ondulaciones de fondo de la Mar de Energía (Energy Sea) empujan; el sistema cruza una puerta de liberación y empaqueta una envolvente coherente de tensión: un paquete de luz que se propaga como onda. Punto clave: la formación es umbralizada. Por debajo no “se filtra medio bocado”; en el umbral aparece un paquete entero — primera fuente de la discreción del lado de la fuente.
• Emitir y propagar (franquear el umbral de trayecto). La distancia recorrida depende del umbral de trayecto: calidad de coherencia, frecuencia dentro de una ventana transparente, y acoplamiento de orientación/canal. Si se cumplen → largo alcance; si no → absorción, termalización o dispersión cerca de la fuente. Al encontrar un receptor (electrón, molécula, píxel), rige un umbral de cierre: solo tras cruzarlo cuenta la absorción o la emisión. Como la puerta es indivisible, la detección ocurre paquete a paquete — discreción del lado del receptor.

En síntesis: el umbral de formación define cómo se emite; el umbral de trayecto decide hasta dónde llega; el umbral de cierre define cómo se absorbe o re-emite. Esta cadena de umbrales enlaza la propagación ondulatoria con la contabilidad por “porciones”.

Por qué puede ser “espontánea”

• Los estados excitados cuestan: la configuración elevada está más tensa y tiende a relajarse cuando la fase se acerca a una zona liberable.
• La mar siempre tiene “ruido de fondo” (Tensión de Fondo, TBN): microperturbaciones de banda ancha tocan a la puerta constantemente.
• Golpe correcto, puerta abierta: fase lista + leve empuje → se cruza la puerta y sale un paquete de luz.
• La emisión estimulada solo baja el umbral: una onda en fase bloquea la fase y reduce la puerta; muchas liberaciones salen en formación (láser).
  La emisión espontánea es estado excitado + ruido de fondo + umbral de liberación actuando al unísono.

Principales “fuentes de luz” (por causa física)
Todas siguen almacenar → formar → emitir; cambia cómo se arma el inventario, cómo se cruza el umbral y qué canal transporta el paquete.

1. Emisión de líneas (descensos atómicos/moleculares)
   • Inventario: configuraciones electrónicas elevadas (excitación, captura tras ionización).
   • Formación: la fase entra en zona emisiva; el ruido empuja; surge un paquete coherente; la frecuencia se fija a la cadencia interna.
   • Emisión: casi isotrópica; ancho de línea fijado por la vida media (más corta → más ancho) y por la decoherencia ambiental (colisiones, rugosidad de campo).
   • Retrasos (fluorescencia/fosforescencia): estados metaestables mantienen la puerta cerrada más tiempo; aparecen retrasos o competencia de canales.
2. Radiación térmica (cuerpo negro/cuasi-negro)
   • Inventario: una miríada de microprocesos intercambia energía en la superficie.
   • Formación: innumerables paquetes pequeños se reprocesan en fronteras rugosas y se ennegrecen estadísticamente.
   • Emisión: el espectro lo fija la temperatura; direcciones casi isotrópicas; coherencia débil; la emisividad y la polarización aún dependen de la tensión y rugosidad superficial.
3. Cargas aceleradas (sincrotrón/curvatura, frenado)
   • Sincrotrón/curvatura: las cargas obligadas a girar forman y desprenden paquetes de continuo — alta direccionalidad y polarización, banda ancha.
   • Bremsstrahlung: una deceleración brusca en campo coulombiano reescribe la tensión local y expulsa un paquete de banda ancha; fuerte en medios densos/de alto Z.
4. Recombinación (captura de electrón libre)
   • Inventario: un “bolsillo” iónico captura un electrón y pasa de más tenso a más liviano.
   • Formación/emisión: la diferencia cruza el umbral y sale un paquete.
   • Firma: series de líneas nítidas — el “neón” de nebulosas y plasmas.
5. Aniquilación (desenlace de arrollamientos opuestos)
   • Inventario: arrollamientos estables y contrarios se encuentran y se desatan.
   • Formación/emisión: el inventario pasa a dos paquetes contra-propagantes (estrechos, direccionales), p. ej., la famosa 0,511 MeV.
6. Čerenkov (cono de velocidad de fase)
   • Inventario: una carga supera la velocidad de fase del medio.
   • Formación/emisión: la fase se desgarra sobre un cono; se empaqueta un resplandor azulado; el ángulo lo fija la velocidad de fase.
   • Canal: caso especial de umbral de trayecto excedido de forma sostenida.
7. No lineal y mezcla (conversión, suma/diferencia, Raman)
   • Inventario: campos ópticos externos aportan energía; la no linealidad redistribuye.
   • Formación/emisión: con apareamiento de fase y canal alineado, se emite un paquete de nueva frecuencia (estimulado o espontáneo); direccionalidad y coherencia dependen de la geometría y de la tensión del material.

Cómo surgen tres “apariencias”: ancho de línea, direccionalidad, coherencia

• Ancho de línea: vidas más cortas dejan menos tiempo para “afinar la frecuencia” → líneas más anchas; entornos ruidosos (colisiones, campos rugosos) descoherencian más y ensanchan.
• Direccionalidad/polarización: fijadas por la geometría de campo cercano y por gradientes de tensión. Los átomos libres emiten casi isotrópicamente; cerca de campos magnéticos, canales colimados o interfaces, la emisión se esculpe hacia alta direccionalidad y polarización.
• Coherencia: una sola liberación es coherente; el reprocesamiento repetido lleva a baja coherencia (luz térmica); el bloqueo de fase estimulado puede llevar la coherencia al máximo (láser).

No toda perturbación se vuelve luz “de largo alcance”: el umbral de trayecto filtra

• Coherencia insuficiente: la envolvente se rompe al nacer y no viaja como paquete.
• Ventana no adecuada: la frecuencia cae en bandas de alta absorción y muere cerca de la fuente.
• Canal no acoplado: sin corredor de baja impedancia o con mala orientación, la energía se disipa rápido.
  Para viajar lejos, hace falta envolvente limpia + frecuencia en ventana + canal acoplado.

Coherencia con los marcos establecidos

• Coeficientes A/B de Einstein: en la EFT, la espontaneidad = “golpes del ruido + umbral de liberación”; la estimulación = “bloqueo de fase + umbral más bajo”.
• Electrodinámica cuántica: calcula interacciones de cuantos de campo con precisión; la EFT añade el mapa formación → trayecto → cierre para explicar por qué discreto, por qué propagable y por qué detectable.
• Electrodinámica clásica («una carga acelerada irradia»): en términos de EFT, el paisaje de tensión se reescribe continuamente → formación y desprendimiento continuos de paquetes.

En síntesis

• Emisión espontánea = un estado excitado, empujado por el ruido de fondo, cruza la puerta y expulsa un paquete.
• La luz llega por paquetes debido a los umbrales de formación (fuente) y de cierre (receptor).
• De dónde viene la luz: líneas, térmica, sincrotrón/curvatura, frenado, recombinación, aniquilación, Čerenkov y conversión no lineal — la misma receta de tres pasos, con salsas distintas.
• Ancho–dirección–coherencia resultan de vidas medias, entorno, geometría y tensión.
• No toda perturbación produce luz de largo alcance: paquete limpio + ventana correcta + canal acoplado son imprescindibles.

En una línea: la luz es una onda empaquetada en la mar; la discreción nace de umbrales — la fuente fija el color, el trayecto esculpe la forma y la puerta decide la captura.