Wat is 'in de praktijk' het zwakste foton dat door een atoom geproduceerd wordt?

[jkien]

Een gasontladingsbuis produceert losse fotonen, elk lichtfoton wordt door 1 atoom uitgezonden, en de energie is in de orde van 1-20 eV.

Ook MRI produceert losse fotonen, elk foton wordt door 1 atoom uitgezonden, maar de energie van dat radiofoton is veel minder dan een lichtfoton, de energie is in de orde van 0.1 µeV (~20 MHz).

Is MRI in de praktijk, waar gewone mensen mee te maken krijgen, de techniek die de zwakste fotonen produceert?

Ik ben niet geinteresseerd in fotonen die niet 1 op 1 door een atoom uitgezonden worden, zoals fotonen die deel uitmaken van warmtestraling van een lichaam, of fotonen die deel uitmaken van een golf die door de antenne van een radiozender wordt uitgezonden.

[Marko]

Het is ook mogelijk kernspinresonantie te genereren met het magnetisch veld van de Aarde. Niet voor beeldvormende technieken, maar wel spectroscopisch. De resonantiefrequentie is in die gevallen in de orde van kHz, dus peV’s per foton.

[jkien]

Dat is inderdaad nog veel zwakker, fotonen met een energie in de orde van peV, en een frequentie in de orde van kHz. Voorlopig een mooie ondergrens.
 

[die hanze]

De fotonen die worden uitgezonden met behulp van spin flips van de (magnetiszche) kernen kunnen dus arbitrair laag gemaakt worden door het aangelegde magnetische veld. Die Khz fotonen vormen dus helemaal geen ondergrens.... . Ik denk niet dat er een ondergrens is.

[Marko]

Maar de vraag was wat in de praktijk de zwakste fotonen zijn. En Earth field NMR is een bestaande techniek.
 
Bij dergelijk lage frequenties loop je wel tegen een praktisch probleem aan, dat het energieverschil enorm klein is ten opzichte van de thermische ruis. Bij nóg lagere frequenties zal dit effect nog sterker zijn.

[Benm]

Het is een beetje een lastige discussie om te kijken waarbij je nog over fotonen wilt spreken. In feite kun je ook van fotonen spreken bij een radiosignaal, en dat kan een lage frequentie hebben, dus weinig energie per foton. Of bijvoorbeeld in een transformator die op 50 Hz werkt? Weinig mensen zullen hier over fotonen denken of ermee rekenen, maar het is wel een heel praktische toepassing. 

[jkien]

Het is een beetje een lastige discussie om te kijken waarbij je nog over fotonen wilt spreken. In feite kun je ook van fotonen spreken bij een radiosignaal, en dat kan een lage frequentie hebben, dus weinig energie per foton. Of bijvoorbeeld in een transformator die op 50 Hz werkt? Weinig mensen zullen hier over fotonen denken of ermee rekenen, maar het is wel een heel praktische toepassing. 

 
Daarom heb ik het in het startbericht beperkt tot fotonen die 1 op 1 door een atoom uitgezonden worden. Dus niet fotonen die uitgezonden worden door een collectief van elektronen, zoals (denk ik) de golf die door een antenne wordt uitgezonden.

[Benm]

Feitelijk zou je het dan moeten neerzetten als 'door een atoomkern'. 
 
In zo'n geval is earth field NMR misschien wel een praktische ondergrens. Niet dat het niet lager kan, maar het lijkt me onlogisch om het aardveld deels af te schermen zodat je NMR kunt doen in een nog zakker veld. 
 
Een ander veld waar je fotonen tegen kunt komen met heel weinig energie maar wel geproduceert in een atoomkern is mogelijk radio-astronomie. 

[Michel Uphoff]

Een ander veld waar je fotonen tegen kunt komen met heel weinig energie maar wel geproduceert in een atoomkern is mogelijk radio-astronomie

 
Lofar (Low Frequency ARay) hier in Nederland is een (zeer uitgestrekt) observatorium dat de langste radiogolven (10 tot 90 MHz in de low band array) vanuit de ruimte waarneemt. 10 MHz is een harde ondergrens, want de ionosfeer reflecteert nog lagere frequenties.