¿El fotón tiene masa?

Temas generales de física. Obtención de vacío, operación, medición, materiales y accesorios. Producción y medición de radiación y partículas
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Vicen
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#31 Mensaje por Vicen »

Homer escribió:No entiendo
Huecos ente los fotones.

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Homer
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#32 Mensaje por Homer »

Según la mecánica clásica, las ondas electromagnéticas tienen forma y dimensiones definidas. La pena es que cuando bajas a nivel de fotón no cuadra con los experimentos.

En cambio la cuántica es más permisiva, te puedes imaginar el fotón de la forma que quieras porque “no es relevante para la teoría”. Es más, mientras no lo midas puede que ni exista, y cuando lo mides desaparece. En estas condiciones ¿tiene sentido hablar de juntos o separados?

Hay un experimento de Alain Aspect que hace interferir un fotón consigo mismo (raro ya de por sí), después de recorrer caminos con una diferencia de varias longitudes de onda (raro de cojones). ¡Son de goma!

Vicente
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#33 Mensaje por Vicente »

Vicen escribió:¿Si los fotones son partículas, al abandonar el punto de partida la separación entre ellos no debería ser mayor y por lo tanto quedar zonas sin cubrir?
"Dios hace funcionar la luz los lunes, miércoles y viernes mediante la teoría ondulatoria; y el demonio los martes, jueves y sábados, según la teoría cuántica" (Lawrence Bragg).

No sé si en las condiciones que planteas pueden separarse tanto los fotones por la mera divergencia de la luz como para poder detectarlos separados y, como dices, encontrar "zonas sin cubrir".

Supongamos que eso fuese posible. Y que por el mero hecho de provenir de un foco común tuviésemos fotones separándose constantemente hasta poder quedar aislados. De hecho es posible aislar fotones y se hacen experimentos en los que se juega con muy pocos fotones o incluso con fotones únicos. Lo que nos dice la teoría y encontramos en estos experimentos es que los fotones interfieren unos con otros. Incluso se interfieren consigo mismos cuando no hay ningún otro.

El hecho de plantear la divergencia de la luz implica que ésta no es coherente, es decir, la divergencia de la luz es producida porque todos los fotones no son idénticos en frecuencia y fase, o lo que es equivalente, porque se están interfiriendo ondulatoriamente.

Por tanto, aunque por la divergencia de la luz pudiésemos considerar que los fotones son partículas que se van separando al tener trayectorias rectilíneas radiales, en realidad sus posiciones se distribuirán siguiendo patrones de interferencia por todo el espacio. En estas zonas de interferencia también los encontraremos, incluso con más probabilidad (interferencia constructiva), que en los puntos que corresponden a la pura trayectoria rectilínea.

Donde podríamos no encontrarlos es allí donde se produzca interferencia destructiva. Pero con una luz no coherente como la que necesitamos para que, de acuerdo con tu planteamiento, vayan separándose, estas zonas oscuras o nodos cambiarán en cada instante, con lo que me imagino que en una situación normal como la que planteas no será posible encontrar "zonas sin cubrir".

Pero en experimentos sí pueden lograrse ondas estacionarias, donde dichos nodos permanecen fijos y, por tanto aparecen como zonas negras o menos iluminadas que el resto. Pero estas zonas no se parecen a las que se producirían si los fotones fuesen puras partículas materiales de trayectoria perfectamente rectilínea, sino que concuerdan con la teoría ondulatoria.

El planteamiento antagónico de Bragg entre las teorías ondulatoria y cuántica, parece corresponderse y a veces se confunde con la dualidad onda-corpúsculo. Pero no es correcto, ya que la mecánica cuántica también es ondulatoria. Así pues, ya sea mediante la teoría clásica del electromagnetismo (Maxwell) o mediante las descripciones cuánticas más modernas, el carácter ondulatorio de la luz no puede obviarse.

Un saludo
Sapere aude

Vicen
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#34 Mensaje por Vicen »

Muchas gracias a los dos por brindarme estas brillantes y elaboradas lineas, que aunque aclararme no me han aclarado mucho, si me han hecho ver la luz y escuchar la llamada hacia el regimiento la meditación y recuperar la fe perdida.

Muchas gracias de nuevo, deseando les que pasen unas muy memorables fiestas y un feliz y prospero año nuevo.

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fusion
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#35 Mensaje por fusion »

A lo mejor tiene masa, pero es tan pequeña que aún no se ha podido medir.
Al respecto de la curvatura de la luz, se puede saber si es debida a la atmósfera o no midiendo con precisión el ocultamiento de una estrella en la luna que apenas tiene atmósfera.
También se puede emplear el índice de refracción

framon
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#36 Mensaje por framon »

Hola a todos, yo creo que difícilmente podemos llegar más lejos, pero ha sido muy gratificante llegar hasta aquí.

En el experimento de Halfmann, creo que, más que en reposo, los fotones están confinados en las mejores condiciones para que en su interacción con los diferentes átomos pierdan la menor energía posible. De estar en reposo, sencillamente desaparecerían o tendríamos que reconocer que tienen masa.

Conforme a la Ciencia actual, parece que el fotón debe quedar confinado en la lente.

La Teoría de la Relatividad afirma que ninguna partícula con masa puede viajar a la velocidad de la luz, ya que en el proceso de aceleración iría ganado masa hasta serle imposible llegar a ella, por lo que es necesario que dicha partícula carezca de masa. No obstante, y para añadirle un poco más de salsa al tema, ¿el fotón sufre algún tipo de aceleración hasta llegar a la velocidad que le caracteriza?, o ¿ya “nace” el “chiquillo” corriendo como un descosido a la máxima velocidad posible? Porque si no existe aceleración, tampoco incremento de masa, por lo que, aunque ínfima (menor que la del neutrino) podría tenerla.

No pretendo posicionarme en que el fotón tiene masa en reposo (no lo creo imposible) pero, aunque solo sea semánticamente, hablar de fotón en reposo me parece un contrasentido: El fotón “nace corriendo” y si lo detienes deja de ser un fotón (desaparece). Por lo tanto, y esto es lo que pretendía sostener en mi primera participación, si el fotón y “c” son inseparables, no podemos decir que no tiene masa, en todo caso, afirmar que su masa es fruto exclusivamente de su energía.

Otra cuestión interesante y que está relacionada con este tema sería: ¿Que limita a la luz no poder superar “c”?



Saludos

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fusion
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Re: ¿El fotón tiene masa?

#37 Mensaje por fusion »

¿Que limita a la luz no poder superar “c”?
La velocidad de la luz viene dada por:



Al cambiar la permeabilidad magnética o la permitividad eléctrica cambia la velocidad de las ondas electromagnéticas.

Como curiosidad según la teoría clásica la velocidad de una onda es:

siendo rho la densidad del material e Y el módulo de young, lo cual se aplica solo a ondas acústicas pues la luz se trasmite por el vacío cuya densidad es 0. Ahora bien según los antiguos científicos debía existir un medio por el que se trasmite la luz al que llamaron éter, si bien nadie ha encontrado la forma de medirlo pues debería tener una densidad muy baja y un módulo muy alto, así que se acordó que "por ahora no se puede medir y por tanto no es útil para la ciencia", permitiendo rodear semejante escollo y se pudiera seguir avanzando en la ciencia a fin de proseguir con los avances tecnológicos que hoy disfrutamos :)

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