Lo que está sucediendo es la semántica. Un fotón nunca puede estar en reposo. ¡Es luz!
v ^ 2 = velocidad de la luz al cuadrado / velocidad de la luz al cuadrado = 0. 0/0 = 0
La masa de una partícula que viaja con una velocidad v viene dada por la siguiente ecuación:
- ¿Cuál es la diferencia entre un bosón Goldstone y un bosón pseudo-Goldstone?
- ¿Podemos manipular el campo de Higgs para que interactúe con los neutrinos?
- ¿Qué es la partícula omega menos? ¿Y cómo utilizó gellman \ ne'eman el grupo de mentiras (su (3)) para encontrar sus cualidades? ¿Qué es la extrañeza -3?
- Estamos tratando de encontrar el gravitón, pero ¿estamos seguros de que es real? ¿O solo estamos tratando de inducir una sensación de integridad en el modelo estándar?
- ¿Qué pasaría si un puñado de quarks se teletransportara frente a mí?
donde m0 es la masa en reposo de la partícula, v su velocidad y c la velocidad de la luz. Puede parecer que debido a que los fotones tienen masa en reposo cero.
(m0 = 0), su masa también es cero. Una mirada más cercana a la ecuación mostrará que este no es el caso porque los fotones viajan con la velocidad c y la ecuación colapsa a una forma indefinida (m = 0/0) La conclusión es que esta ecuación se aplica solo a partículas de subvelocidad y NO a los fotones. Pero la relatividad también nos dice que cada partícula con masa m es igual a una energía E dada por la famosa ecuación:
E = mc
donde m la masa de la partícula, c la velocidad de la luz y E la energía que equivale a la masa m. Esta ecuación también funciona. Una cantidad de energía E es igual a una masa m. Sin embargo, los fotones pueden no tener masa en reposo, pero sí tienen energía. La energía de un fotón viene dada por la ecuación:
E = hf
donde h es una constante (constante de Planck) y f la frecuencia del fotón (no olvide que el fotón es una ONDA electromagnética y tiene una frecuencia). Si combinamos estas dos ecuaciones, obtenemos lo siguiente, que nos da la masa de un fotón
mc2 = hf => m = hf / c2
lo que significa que aunque los fotones no tienen masa en reposo, sí tienen energía y, por lo tanto, tienen masa. Los fotones son partículas de onda. Esto significa que actúan como ondas y también como partículas. Esta es la dualidad de la naturaleza de la luz (y de todas las partículas). Y así, como partículas tienen masa, y como ondas tienen frecuencia. La presión que ejercen se debe a la naturaleza de las partículas de la luz. Ahora es fácil entender el mecanismo que causa esta presión.
Aunque la masa de un fotón es cero, sin embargo, transporta energía e impulso. Los dos están relacionados a través de
p = E / c
donde c es la velocidad de la luz y p es el momento y E la energía del fotón.
Cuando un fotón golpea una superficie, puede ser absorbido o reflejado. En cualquier caso, el impulso se transfiere del fotón al objeto cuya superficie se golpea. De esta manera, se ejerce una fuerza (velocidad de cambio de momento) sobre el objeto golpeado, dando lugar a la noción de “presión de radiación”.
Si se absorbe el fotón, el objeto golpeado adquiere el impulso del fotón. Si el fotón se refleja, de modo que el fotón rebota con la misma magnitud de momento, pero dirigido de manera opuesta, la conservación del momento exige que el momento transferido al objeto golpeado sea dos veces la (magnitud del) momento del fotón entrante.
Generalmente, si un haz de fotones golpea una superficie, algunos fotones se reflejarán y otros serán absorbidos. Por lo tanto, la presión de radiación ejercida por un haz de luz incidente sobre una superficie cae en algún lugar dentro del rango entre el valor teórico mínimo cuando se absorben todos los fotones incidentes y el valor teórico máximo cuando se reflejan todos los fotones incidentes.
[1]
Notas al pie
[1] Mi libro de datos científicos dice que la masa de un fotón es cero. Pero, ¿cómo puede el fotón ejercer presión de radiación, como ocurre en el sol?
