6.2 自発放射と光の出どころ

目次 ／ 第6章：量子領域 (V5.05)

統一メカニズム：ためる → パケットにする → 放つ
どの発光も三段で説明できます。

• エネルギーをためる（在庫）。 原子・分子・固体・プラズマは、張力が強弱さまざまな構成としてエネルギーを保持します。加熱・電場加速・集中的な衝突・化学反応などが構成を持ち上げ、張力在庫（励起・加速・電離状態）を作ります。
• パケット形成（放出しきい値を越える）。 内部位相が放出しやすい帯に入り、エネルギーの海（Energy Sea）の微小ゆらぎが軽く後押しすると、系は解放ゲートを越え、張力のコヒーレント包絡をまとめます。これが光のパケットで、道中は波として伝わります。要点は形成がしきい値依存であること。しきい値未満では「半分だけ」は出ず、到達すると一包みが生まれます（源側の離散化）。
• 放射と伝搬（経路しきい値を越える）。 どこまで届くかは経路しきい値で決まります。すなわちコヒーレンスの質、透明窓の内側にある周波数、向き・チャネルの適合です。満たせば遠達、満たせなければ源近傍で吸収・熱化・散乱。受け手（電子・分子・検出器画素）に当たると、閉鎖しきい値も越える必要があり、不可分のゲートのため受信もパケット単位になります（受側の離散化）。

要するに： 形成しきい値が「どう吐くか」、経路しきい値が「どこまで行くか」、閉鎖しきい値が「どう受けるか」を定めます。しきい値チェーンが、波としての伝搬と「ひと口単位」の会計を一つの像に束ねます。

なぜ「自発」なのか

• 励起状態はコスト高。 持ち上がった構成は張力的にきつく、位相が放出帯に近づくと自然に下り坂を選びます。
• 海には常に底雑音（TBN）。 広帯域の微擾がたえずノックします。
• ノックが合えば放つ。 位相が整い、微擾がそっと押せば、しきい値を越えてパケットが吐き出されます。
• 誘導放射はしきい値を下げるだけ。 同位相の外部波が位相をロックし、解放ゲートを下げ、複数の放出が足並みをそろえて出ます（レーザー）。
  つまり自発放射は、励起状態 + 底雑音 + 解放しきい値の同調作用です。

光の主な「生まれ方」（物理機構別）
どれも 在庫 → 形成 → 放出 の三段を共有しつつ、在庫の作り方・しきい値の越え方・通るチャネルが異なります。

1. 線スペクトル（原子・分子の遷移）
   • 在庫： 電子配置が持ち上がる（励起、電離後の再捕獲）。
   • 形成： 位相が放出帯に入り、雑音がひと押ししてコヒーレント包絡が生まれ、周波数は内部拍にロック。
   • 放出： ほぼ等方。線幅は寿命（短いほど広い）と環境のデコヒーレンス（衝突・場の粗さ）で決定。
   • 遅延光（蛍光・燐光）： 準安定でゲートが開きにくく、遅延やチャネル競合が生じる。
2. 熱放射（黒体／準黒体）
   • 在庫： 表層で多数の微過程がエネルギーを出し入れ。
   • 形成： 無数の小パケットが粗い境界で再処理されて統計的に黒化。
   • 放出： スペクトルは温度で決まり、方向はほぼ等方、コヒーレンスは弱い。ただし放射率と偏光は表面張力と粗さに依存。
3. 加速荷電体（シンクロトロン／曲率、制動）
   • シンクロトロン／曲率： 曲がる軌道で荷電体が連続的に形成・放出—強い指向・強偏光・広帯域。
   • 制動（ブレムストラールング）： 強いクーロン場での急減速が局所張力地形を書き換え、広帯域パケットを吐き出す。密で高 Z の媒体で強い。
4. 再結合（自由電子の捕獲）
   • 在庫： イオンの「ポケット」が電子を捕らえ、張力の高い状態から省エネ側へ。
   • 形成／放出： 差エネルギーがしきい値を越え、パケットが出る。
   • 指紋： 鮮明な線系列—星雲やプラズマの「ネオンサイン」。
5. 対消滅（反向き巻きの解体）
   • 在庫： 安定で逆向きの巻きが出会い、解ける。
   • 形成／放出： 在庫のほぼ全てが反対向きの二つのパケットに変換（狭帯域・対向），例：有名な 0.511 MeV。
6. チェレンコフ（位相速度の円錐）
   • 在庫： 荷電体が媒質の位相速度を上回って走る。
   • 形成／放出： 位相が円錐に沿って裂け、青い輝きがパッケージング。角度は位相速度で決定。
   • チャネル： 経路しきい値が連続的に超過された特例。
7. 非線形・混合（変換、和差、ラマン）
   • 在庫： 外来光場がエネルギーを供与、非線形性がそれを再配分。
   • 形成／放出： 位相整合とチャネル整列が満たされると新しい周波数のパケット（誘導／自発）が出る。指向性とコヒーレンスは幾何と材料張力に強く依存。

外観を決める三つ：線幅・指向性・コヒーレンス

• 線幅： 寿命が短いほど周波数を「絞る」時間がなく広がる。環境が騒がしい（衝突、場の粗さ）ほどデコヒーレンスが強まり、さらに広がる。
• 指向性／偏光： 近接場の幾何と張力勾配で決まる。自由原子はほぼ等方だが、磁場・コリメートされた通路・界面の近くでは強い指向・偏光に成形される。
• コヒーレンス： 単発は本来コヒーレント。再処理を重ねるほど熱光に近づき低コヒーレンスへ。誘導で位相ロックすればレーザーのように最大化できる。

すべての摂動が遠達光にはならない：経路しきい値がふるいにかける

• コヒーレンス不足： 包絡が生まれ際に崩れ、パケット輸送ができない。
• 窓の不一致： 周波数が強吸収帯に落ち、源近傍で死ぬ。
• チャネル不適合： 低インピーダンスの回廊がない／配向が合わないと、エネルギーが速く散逸。
  遠くへ届くには、整った包絡 + 窓適合 + チャネル整合の三つが同時に必要です。

既存理論との整合

• アインシュタインの A/B 係数： 本稿の像では、自発率＝「雑音のノック + 解放しきい値」、誘導＝「位相ロック + しきい値低下」。
• 量子電磁気学： 場の量子として相互作用を精密に計算する；本像は 形成 → 経路 → 閉鎖 の材質マップで、なぜ離散・なぜ伝搬・なぜ検出できるかを直感化する。
• 古典電磁気学「加速電荷は放射する」： 言い換えれば張力地形が持続的に書き換わり、連続的なパケット生成と放出が起きる。

要するに

• 自発放射＝励起状態が底雑音に押され、しきい値を越えて一個のパケットを吐き出すこと。
• 光が一つずつ届くのは、形成しきい値（源）と閉鎖しきい値（受）の二重離散化による。
• 光の出どころ： 線・熱・シンクロトロン／曲率・制動・再結合・消滅・チェレンコフ・非線形変換——同じ三段レシピの多様な盛り付け。
• 線幅・方向・コヒーレンスは、寿命／環境と幾何／張力の相互作用で決まる。
• すべての摂動が遠くまで届く光にはならない。整形済み包絡・窓適合・チャネル整合が不可欠です。