Strålningsprocesser

Strålningsprocesser är de mekanismer genom vilka energi överförs mellan elektromagnetisk strålning och materia eller mellan partiklar via elektromagnetiska krafter. I fysik och astrofysik studeras dessa processer för att förklara hur ljus uppstår, hur det transporteras genom materien och hur det absorberas i olika miljöer, från atomer och gaser till stjärnor och galaxer.

De viktigaste radiativa processerna kan delas in i emission och absorption vid atomära övergångar, där elektroners kvantlära övergångar ger spektrallinjer, samt fotoelektrisk effekt och fotoionisation som avlägsnar eller frigör elektroner. Spontan och stimulerad emission hör också till dessa mekanismer, särskilt i laserfysik och kvantoptik. Kollektiva eller resonansprocesser kan också bidra till strålning i olika medium.

I heta plasmer och kosmiska miljöer är flera specialfall vanliga: bremsstrahlung eller fri-fri-emission som uppstår när laddade partiklar bromsar varandra; cyclotron- och synkrotronstrålning från laddade partiklar i magnetfält; samt radiativ spridning som Thomson- och Compton-spridning (inklusive invers Compton) som ändrar fotonens energi.

Genom kunskap om strålningsprocesser kan forskare tolka spektra och opacitet, beräkna energitransport i stjärnor, beskriva atmosfärer hos planeter och stjärnor samt tillämpa principerna inom medicinsk fysik och teknisk strålningsteknik. Strålningsprocesser utgör därför en central del av förståelsen av hur ljus och materia interagerar i naturen.