¿Por qué se retrasan los fotones cuando viajan desde el núcleo del Sol a su superficie?

Este es un poco complicado …

A menudo hablamos de cómo el espacio está mayormente vacío, incluso a nivel subatómico. El espacio entre los electrones y el núcleo de un átomo es vasto en comparación con el tamaño de las partículas, en condiciones NORMALES. Pero las condiciones dentro de un núcleo estelar están lejos de ser normales.

La razón por la cual las estrellas emiten cantidades tan enormes de energía se debe a la fusión nuclear. A medida que una nube de gas (principalmente hidrógeno) se fusiona, su gravedad aumenta. En algún momento pasa de ser bultos de forma aleatoria a un objeto esférico debido al esfuerzo de la gravedad. A medida que crece, la fuerza de gravedad combinada de todas sus partículas constituyentes aumenta. Esto crea una enorme presión. Debido a que la presión, la temperatura y el volumen están inextricablemente conectados, a medida que la gravedad se acumula y crea presión, la temperatura aumenta y la presión empuja hacia afuera. Sin embargo, cuando la cantidad de materia alcanza un cierto punto, la gravedad combinada de la masa supera la presión expansiva que empuja hacia afuera, y la masa colapsa en una estrella logrando el equilibrio hidrostático.

La presión dentro de la estrella es tan inmensa que las partículas no pueden volar en una explosión. Los átomos de hidrógeno (y luego helio, y más tarde otros elementos) se comprimen hasta el punto donde se fusionan y liberan más energía. Y aquí es donde radica la respuesta a su pregunta.

La razón por la que un fotón tarda tanto en salir del núcleo de una estrella se debe al hecho de que la materia dentro es tan increíblemente densa que simplemente no puede salir volando. Los fotones, aunque pequeños en nuestra experiencia, son partículas lo suficientemente grandes como para interactuar fácilmente con otras partículas. Los fotones emitidos en la fusión estelar luego rebotan, algunos se absorben solo para ser reemitidos más tarde, otros rebotan de un lado a otro. El centro de nuestro sol es tan denso que esto continúa durante casi 200,000 años antes de que lleguen a la superficie donde no queda casi nada para interactuar y salen volando hacia el espacio.

Aquí hay una gran explicación al respecto por un estudiante en Stanford: Tiempo de residencia de fotones en el núcleo estelar

Normalmente, se pensaría que se emite un protón, que viaja en línea recta hasta que “golpea algo” y luego se absorbe, y aunque eso es cierto para muchos fotones, no es cierto para todos ellos. Para aquellos fotones cuyo vuelo se interrumpe, esa interrupción toma la forma de colisionar con un electrón y ser absorbida. Cuando un electrón absorbe un fotón, el electrón se eleva a un “estado de energía superior” y, en consecuencia, a una “órbita superior”, y por lo general, el electrón vuelve a emitir un nuevo fotón y, en el proceso, vuelve a caer en su “estado de energía” u “órbita” original. La cuestión es que, cuando un electrón reemite un nuevo fotón, la dirección en la que viaja el nuevo fotón es probabilística, lo que significa que podría viajar en la misma dirección que el electrón original, pero las probabilidades son , en realidad se dirigirá a otra dirección. Esto se llama dispersión.

Dado que el sol está densamente lleno de materia, las probabilidades de que cualquier fotón emitido se convierta en un electrón, sea absorbido y luego reemitido son bastante altas, y tenga en cuenta que cada fotón tiene una vida útil limitada, por lo que cuando decimos ” 10 millones de años para que un fotón emitido escape del núcleo del sol ”, lo que realmente significa es que una serie de fotones en cascada eventualmente resulta en un fotón que abandona el sol, pero rara vez es exactamente el mismo fotón que comenzó el viaje. Tenga en cuenta también que no es necesario que el fotón reemitido viaje en la misma dirección que el fotón absorbido, lo que representa el tiempo que tarda en escapar del sol. Tal vez sería más exacto decir que ‘la energía se emite como un fotón en el núcleo del sol, y se necesitan 10 millones de años para que esa energía rebote dentro del sol antes de escapar del sol como un fotón para viajar por el universo. ‘

Por cierto, cuando se habla de “niveles de energía más altos” y “órbitas”, esto o estos no son lo mismo que las capas de electrones que dictan las propiedades químicas y eléctricas de un elemento; Estas órbitas “más altas” y “más bajas” en las que entran y salen los electrones cuando son impactadas por un fotón, en realidad son estados de energía que existen dentro de una capa de electrones específica y, por lo tanto, no alteran las características químicas o eléctricas del elemento debido a la absorción de , o reemisión de fotones.

La dispersión es el fenómeno responsable del efecto prismático: la luz que transita por el prisma se propaga más lentamente cuanto más grueso es el camino, así como por los signos que se ven en los restaurantes con las letras brillantes. Los fotones individuales dentro del prisma aún viajan en ‘c’, pero la propagación de la energía se ralentiza por las colisiones acumulativas.

Hay dos factores

Una es la dirección aleatoria en la que se emite un nuevo fotón después de que un fotón ha sido absorbido. Este cambio aleatorio en la dirección significa que se necesitan muchos más pasos para llegar a la superficie que si todos los fotones emitidos se dirigieran directamente hacia la superficie.

El otro factor es el tiempo de relajación. Después de haber absorbido la energía de un fotón, el nuevo fotón tarda un poco en emitirse.

Tiempo para llegar a la superficie = tiempo de relajación x no de pasos en caminata aleatoria

Porque hay toneladas de mierda en la forma en que llamamos ‘el sol’.

Estás literalmente rodeado de cosas que retrasan los fotones o los interceptan directamente. Hazlo lo suficiente y brillará con su propio calor.

Los electrones absorben fotones y luego los escupen a medida que ganan y pierden niveles de energía.

Esta es realmente la razón por la cual el análisis espectral del sol muestra bandas y no simplemente la radiación de fusión: podemos ver los tipos de átomos y sus niveles de energía a través del espectro solar, lo que muestra que también hay intercepción de la energía liberada por fusión y reactivación. emisión.

Esto sería más que suficiente para retrasar cuándo se emitirían fotones a través de la fusión, y cuándo los fotones escaparían del sol. No son los mismos fotones.

Se dispersan elásticamente de átomos y electrones cargados, lo que altera su dirección, por lo que realizan una caminata aleatoria, por lo que en realidad es un proceso de difusión, que generalmente es lento. También hay posibles procesos de dispersión inelásticos o incluso potenciados.

Pueden pasar millones y millones de años para que los fotones creados a partir de la reacción de fusión en el núcleo del sol alcancen la superficie de la corona solar. Esto se debe básicamente a que estas partículas se rompen tan fuertemente unas contra otras que chocan y se empujan entre sí en direcciones aleatorias … Un fotón básicamente tiene que abrirse paso a través del caos de otras partículas y fotones cargados … Imagine una arena repleta de miles de personas y la arena está en llamas. Todos intentan salir rápidamente. las personas en el medio están atrapadas y son rebotadas y atrapadas y atrapadas y empujadas de un lado a otro por otras personas … No sería fácil entre el caos de empujar y empujar a la gente apretada frenéticamente tratando de escapar. Ahora imagine esto miles de millones y miles de millones de veces más grande y miles de millones de veces más apretados … esto es básicamente por qué … Espero que ayude. Salud

Toman una ruta extraña, de aquí para allá, y luego de allí a otro lugar: no es un camino recto. Algo así como, rebotan alrededor de un montón. (Vi esta teoría en la televisión, así que sabes que debe ser “verdadera”).

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