6.2 Emissione spontanea e da dove nasce la luce

Indice ／ Capitolo 6: Dominio quantistico

Meccanismo unificato: accumulare → formare il pacchetto → emettere
Ogni episodio luminoso si può ridurre a tre passaggi.

• Accumulo di energia (scorta). Atomi, molecole, solidi e plasmi immagazzinano energia in configurazioni di tensione più o meno serrate. Riscaldamento, accelerazione elettrica, urti focalizzati o reazioni chimiche alzano la configurazione e creano una scorta di tensione (stati eccitati, accelerati, ionizzati).
• Formazione del pacchetto (superare la soglia di rilascio). Quando la fase interna entra in una zona favorevole e le increspature di fondo del Mare di energia (Energy Sea) danno l’impulso, il sistema supera una porta di rilascio e compatta un’inviluppo coerente di tensione — un pacchetto di luce che si propaga come onda. Punto chiave: la formazione è soglia-dipendente. Sotto soglia non “trapela mezzo boccone”; alla soglia nasce un pacchetto intero — prima origine della discrezione lato sorgente.
• Emissione e propagazione (soglia di percorso). La portata dipende dalla soglia di percorso: qualità della coerenza, frequenza dentro una finestra trasparente, allineamento di orientamento/canale. Se i tre requisiti sono soddisfatti → lunga distanza; altrimenti → assorbimento, termalizzazione o diffusione vicino alla sorgente. All’incontro con un ricevitore (elettrone, molecola, pixel) vale una soglia di chiusura: solo superandola l’atto conta come assorbimento/emissione. Poiché la porta è indivisibile, anche la rivelazione avviene pacchetto per pacchetto (discrezione lato ricevitore).

In sintesi: la soglia di formazione definisce come si emette; la soglia di percorso decide fin dove si arriva; la soglia di chiusura definisce come si riceve. Questa catena di soglie fonde propagazione ondulatoria e “contabilità a porzioni”.

Perché l’emissione può essere «spontanea»

• Gli stati eccitati costano: la configurazione elevata è più tesa e tende a rilassare quando la fase si avvicina a una zona liberabile.
• Il mare ha sempre un rumore di fondo (Tensione di fondo, TBN): micro-perturbazioni a banda larga bussano di continuo.
• Colpo giusto, porta che si apre: fase pronta + spinta leggera → si supera la porta e parte un pacchetto di luce.
• L’emissione stimolata abbassa soltanto la soglia: un’onda in fase blocca la fase e riduce la porta; molte liberazioni escono “in formazione” (laser).
  Risultato: l’emissione spontanea è stato eccitato + rumore di fondo + soglia di rilascio che agiscono insieme.

Principali «origini della luce» (per causa fisica)
Tutte seguono accumulare → formare → emettere; cambia come nasce la scorta, come si supera la soglia e quale canale trasporta il pacchetto.

1. Emissione di riga (salti atomici/molecolari)
   • Scorta: configurazioni elettroniche elevate (eccitazione, cattura dopo ionizzazione).
   • Formazione: la fase entra in zona emissiva; il rumore spinge; nasce un pacchetto coerente; la frequenza si aggancia alla cadenza interna.
   • Emissione: quasi isotropa; larghezza di riga dettata dalla vita media (più breve → più larga) e dalla decoerenza ambientale (urti, rugosità di campo).
   • Ritardi (fluorescenza/fosforescenza): stati metastabili tengono la porta chiusa più a lungo; compaiono ritardi e competizione tra canali.
2. Radiazione termica (corpo nero/quasi-nero)
   • Scorta: miriadi di micro-processi scambiano energia nello strato superficiale.
   • Formazione: innumerevoli pacchetti piccoli vengono riprocessati ai bordi rugosi e anneriti statisticamente.
   • Emissione: spettro fissato dalla temperatura; direzioni quasi isotrope; bassa coerenza; emissività e polarizzazione dipendono comunque dalla tensione e dalla rugosità della superficie.
3. Cariche accelerate (sincrotrone/curvatura, bremsstrahlung)
   • Sincrotrone/curvatura: cariche costrette a curvare formano e rilasciano pacchetti in continuo — alta direzionalità, forte polarizzazione, banda larga.
   • Bremsstrahlung: brusca decelerazione in campo coulombiano riscrive la tensione locale ed espelle un pacchetto a banda larga; potente in mezzi densi/ad alto Z.
4. Ricombinazione (cattura di elettrone libero)
   • Scorta: una “tasca” ionica cattura un elettrone e passa da più teso a più “economico”.
   • Formazione/emissione: la differenza supera la soglia e parte un pacchetto.
   • Firma: serie di righe nette — il “neon” di nebulose e plasmi.
5. Annichilazione (disinnesco di avvolgimenti opposti)
   • Scorta: avvolgimenti stabili e contrari si incontrano e si disfano.
   • Formazione/emissione: la scorta si trasforma in due pacchetti contro-propaganti (stretti, in coppia di direzioni), ad es. la celebre 0,511 MeV.
6. Čerenkov (cono di velocità di fase)
   • Scorta: una carica supera la velocità di fase del mezzo.
   • Formazione/emissione: la fase si lacera lungo un cono; si impacchetta un bagliore azzurro; l’angolo lo fissa la velocità di fase.
   • Canale: caso speciale in cui la soglia di percorso resta superata in modo continuo.
7. Nonlinearità e mixing (conversione, somma/differenza, Raman)
   • Scorta: campi ottici esterni forniscono energia; la non linearità la ridistribuisce.
   • Formazione/emissione: con phase matching e canale allineato, si emette un pacchetto a nuova frequenza (stimolato o spontaneo); direzionalità e coerenza dipendono fortemente da geometria e tensione del materiale.

Come nascono tre “aspetti”: larghezza di riga, direzionalità, coerenza

• Larghezza di riga: vite più brevi lasciano meno tempo per “affilare” la frequenza → righe più larghe; ambienti rumorosi (urti, campi ruvidi) accelerano la decoerenza.
• Direzionalità/polarizzazione: fissate dalla geometria di campo vicino e dai gradienti di tensione. Atomi liberi emettono quasi isotropamente; presso campi magnetici, canali collimati o interfacce l’emissione diventa fortemente direzionale e polarizzata.
• Coerenza: un singolo rilascio è coerente; riprocesso ripetuto porta a bassa coerenza (luce termica); blocco di fase stimolato può spingere la coerenza al massimo (laser).

Non ogni perturbazione diventa luce “a lungo raggio”: filtra la soglia di percorso

• Coerenza insufficiente: l’inviluppo si rompe alla nascita e non viaggia come pacchetto.
• Finestra sbagliata: la frequenza cade in bande di forte assorbimento e muore vicino alla sorgente.
• Canale disaccoppiato: senza corridoio a bassa impedenza o con orientamento errato l’energia si dissipa in fretta.
  Per andare lontano servono inviluppo pulito + frequenza in finestra + canale accoppiato.

Coerenza con i quadri consolidati

• Coefficienti A/B di Einstein: nella EFT, spontaneo = “colpi del rumore + soglia di rilascio”; stimolato = “blocco di fase + soglia abbassata”.
• Elettrodinamica quantistica: calcola gli scambi tra quanti di campo con precisione; la EFT aggiunge la mappa formazione → percorso → chiusura per spiegare perché discreto, perché propagabile e perché rivelabile.
• Elettrodinamica classica (“una carica accelerata irradia”): nel linguaggio EFT il paesaggio di tensione viene riscritto di continuo → formazione e rilascio continui di pacchetti.

In sintesi

• Emissione spontanea = uno stato eccitato, spinto dal rumore di fondo, supera la soglia ed espelle un pacchetto.
• La luce arriva a pacchetti per via delle soglie di formazione (sorgente) e di chiusura (ricevitore).
• Da dove viene la luce: righe, termica, sincrotrone/curvatura, bremsstrahlung, ricombinazione, annichilazione, Čerenkov, conversione non lineare — la stessa ricetta in tre passi, con salse diverse.
• Larghezza–direzione–coerenza dipendono da vite medie, ambiente, geometria e tensione.
• Non ogni perturbazione genera luce di lungo raggio: pacchetto pulito + finestra corretta + canale accoppiato sono indispensabili.

In una riga: la luce è un’onda impacchettata nel mare; la discrezione nasce da soglie — la sorgente fissa il colore, il percorso scolpisce la forma e la porta decide la cattura.