¿Los fotones interactúan con otros fotones?

Algo así como.

En física, tenemos un sistema bastante bueno para descubrir qué pueden hacer las partículas, solas o juntas. Podría intentar crear una interacción entre dos partículas de luz (es decir, 2 partículas de luz que entran, 2 partículas de luz que salen, nada especial), pero encontrará que esto viola alguna ley física (Invariancia de calibre, Invarianza de Lorentz, etc.).

Sin embargo, eso no es todo, hay ciertas interacciones posibles:
Cuál es una imagen de la página de Wikipedia que las otras respuestas mencionan.

En esta imagen (de un diagrama de Feynman), las líneas onduladas son los fotones, las líneas rectas y gruesas son otras partículas (fermiones, en este caso). Puedes imaginar que las interacciones ocurren de izquierda a derecha:
Entran dos fotones (Superior e Inferior), tan pronto como entran en el rango de interacción, el fotón inferior se divide en un electrón y un positrón. El positrón viaja al fotón superior y reacciona con él allí, el resultado es un positrón (un poco más energizado) que viaja hacia adelante.
Entonces, ahora tenemos un positrón y un electrón que viajan más lejos, en un punto, uno de ellos decide perder un fotón y luego reacciona nuevamente con su antipartícula restante para formar otro fotón.

Entonces comienzas con 2 fotones, sucede algo de física de partículas, en cierto momento no hay fotones en absoluto, sucede más física de partículas y al final tienes 2 fotones nuevamente (cuya dirección, energía, etc. pueden haber cambiado).

Ahora, realmente no verás esta reacción en la vida real, si lo hicieras, significaría que el electrón o el positrón envían otro fotón que llega a tus ojos (o algo así). No hay forma de determinar si existieron esas partículas de positrones y electrones: son partículas virtuales. No hay otra cosa que calcular este proceso como si existiera, y compararlo con los experimentos.

Y eso se verifica. El electrón y el positrón tienen una cierta masa de reposo, por lo que incluso si no estuvieran viajando, tienen una cierta cantidad de energía mínima. Si ambos fotones combinados no tienen suficiente energía para formar este par de partículas, este proceso no ocurrirá.

Entonces, ¿pueden interactuar 2 fotones? Sí, pero solo a través de partículas virtuales, por lo que solo es posible si los fotones llevan mucha energía con ellos.

Wow, hay muchas respuestas a esta pregunta, pero no creo que nadie haya mencionado algo muy fundamental sobre los fotones.

Los fotones son bosones. Como tal, dos fotones idénticos se dispersarán de acuerdo con las estadísticas de Bose-Einstein. Este no es un efecto de orden superior apenas relevante. Ocurre con dos fotones idénticos en cualquier energía con probabilidad unitaria.

Dos fotones se dispersarán en el mismo modo de campo. Es un fenómeno puramente cuántico conocido como interferencia de Hong-Ou-Mandel. Si dos fotones idénticos chocan en un divisor de haz, formarán un estado enredado del tipo, [matemática] \ frac {1} {\ sqrt {2}} (| 2,0 \ rangle + | 0,2 \ rangle) [ /matemáticas]

Lo que esto significa es que los dos fotones se dispersarán juntos en una de las dos salidas del divisor de haz. Lo que también es más sorprendente acerca de este efecto es que es completamente insensible a la fase del fotón. Solo es sensible a la superposición de los paquetes de ondas.

Darse cuenta de la interferencia de Hong-Ou-Mandel es una práctica estándar en todos los laboratorios de fotónica cuántica, ya que constituye la base para la computación cuántica óptica.

Arriba hay una inmersión experimental de Hong-Ou-Mandel, y puedes ver que la inmersión casi llega a cero (idealmente debería). Tampoco hay efectos de franja de interferencia. La inmersión representa puramente una convolución de los dos sobres de paquetes de ondas de fotones individuales. El hecho de que llegue a cero es una indicación de que los dos fotones salen del mismo lado del divisor del haz cuando los dos paquetes de ondas se superponen, de modo que la coincidencia de detección cae a cero porque solo uno de los dos fotodetectores registra una detección.

De hecho, el efecto Hong-Ou-Mandel se puede utilizar para crear algunos de los estados cuánticos más locos, llamados estados High-NOON. Estos son estados de luz altamente no clásicos. Un ejemplo es el estado de GHZ enredado, pero siguen otros estados más locos. Los estados de alto mediodía no son solo una curiosidad, sino que en realidad son útiles en la metrología cuántica para superar el límite de Heisenberg a la precisión de la medición.

La capacidad del fotón para interactuar con otro fotón es un medio general para crear estados de fotones enredados y circuitos lógicos cuánticos fotónicos más complejos.

¡Sí pueden! La teoría del campo cuántico opera con una imagen de “reacción en un punto en el espacio-tiempo”, donde muchas partículas diferentes pueden interactuar (colisionar) y formar nuevas partículas. También puede terminar con las mismas partículas con las que comenzó (yendo en diferentes direcciones), en cuyo caso la interacción se llama dispersión. Publicaré algunos diagramas de Feynman, donde el tiempo pasa de izquierda a derecha. Puede que no sean fáciles de entender, pero de todos modos se ven bien.

Dos fotones chocan, produciendo un electrón y un positrón:

Dos fotones chocan, produciendo un par electrón-positrón que aniquila y produce dos nuevos fotones (en general, es una dispersión de fotones, como dos billares colisionando):

Ah, esta es una pregunta muy interesante. Por un lado, tienes la electrodinámica clásica que dice que las ondas electromagnéticas se atraviesan sin interferencia y la electrodinámica cuántica que dice que los fotones no pueden acoplarse directamente entre sí, ya que no llevan carga, y por otro lado hay procesos como pares producción en la que los fotones interactúan para producir materia (y antimateria).

Resulta que para fotones de baja energía, el primero es el caso y que (casi siempre *) no interactúan entre sí.
* Sin embargo, existe una probabilidad muy pequeña de que estos fotones puedan interactuar a través de procesos de orden superior. Lo que esto significa es que existe una pequeña amplitud de probabilidad de que los fotones puedan intercambiar un par virtual (lo que significa que existen por un tiempo demasiado corto para medir si realmente existieron) fermión-antifermión entre sí. Ese proceso se ve así:
Lo que sale sigue siendo un par de fotones, pero realmente no podemos decir (sin volvernos filosóficos) si es el par original o no.
Podemos ver que este proceso no es muy probable porque la sección transversal de esta reacción se reduce en gran medida debido a los dos acoplamientos adicionales entre los fotones entrantes, el par virtual y los fotones salientes.

Entonces, ¿cómo explica esto la producción de pares? Se ve que si la suma de la energía de los fotones es superior al doble de la masa de electrones (para fines de conservación de energía) como es el caso de los rayos gamma de alta energía, se produce un par electrón-positrón:

(La flecha entrante para el positrón puede parecer confusa, pero esa es la convención porque las antipartículas pueden considerarse partículas que se mueven hacia atrás en el tiempo (¡lo sé, loco!)).

A2A
Trataré de responder con el poco conocimiento que tenga de física.

La interacción fotón-fotón puede ocurrir de dos maneras:

1. En un medio
2. En el vacío

En medio –

La interacción fotón fotón en un medio muestra predominantemente la mezcla de frecuencias con la ayuda del medio, por lo que no es, por ejemplo, una colisión de fotones. Si pasa dos haces de diferente color a través de un cristal de cuarzo, los electrones del medio se excitarán usando la energía de los fotones y emitirán un solo haz de mayor energía, por lo tanto, de diferente color. Entonces es una mezcla de frecuencia.

O si proyecta dos haces en la misma fase en un divisor de haz, obtendrá un patrón de interferencia similar (no exactamente) a la naturaleza ondulada que tiene canales y picos.

Para llegar a la consulta real de Colón fotón-fotón, es muy raro en un medio, ya que los fotones tienen un medio para interactuar fácilmente y necesita una energía muy alta para obligar a los fotones a interactuar.

Fotón – Colisión de fotones –

Todo esto sucede en el vacío, pero también puede suceder en el medio (creo).

Cuando dos fotones de ALTA ENERGÍA interactúan entre sí, producen un electrón y un positrón. Esto fue en teoría durante muchos años, ya que observamos que la colisión del electrón positrón produce radiación gamma, es decir, fotones, de acuerdo con la aniquilación de fotones de simetría de tiempo debería producir un electrón y un positrón. Pero la energía de tales fotones debería ser lo suficientemente alta como para crear una masa igual al electrón y al positrón. Esto se demostró experimentalmente en 1967 si mi memoria me sirve bien. Pero dicha interacción ocurre a través del intercambio virtual de partículas, ya que los fotones no interactúan en la naturaleza (particiones no cargadas; no pueden derogarse ni atraerse y actúan como ondas electromagnéticas. Suena como bastardos resistentes).
Los fotones actúan casi exclusivamente como ondas en el vacío, no como partículas, por lo que su interacción es muy breve y la mayoría de las veces se cruzan entre sí sin ninguna interferencia, ya que las ondas electromagnéticas no interactúan, incluso si lo hacen, crean una breve interferencia sin ningún cambio de fase y Intercambio de energía y seguir adelante. Pero hay una pequeña ventana de incertidumbre cuando un fotón fluctúa de su naturaleza no cargada a un par fermión-antifermión que podrían ser leptones o quarks con los cuales otro fotón puede interactuar. Estas interacciones son de procesos superiores y en este momento no tengo mucho conocimiento sobre esto. Se trata de Quantum Electro Dynamics y Quantum Chromo Dynamics con enfoque de diagrama de Feynman. Sé poco al respecto, así que espero que alguien con un conocimiento superior nos ayude aquí.

Llegando a una interacción diferente que puede tener lugar:

Interacción directa: cuando el fotón de sondeo interactúa con los quarks formados dentro del fotón objetivo, esta es una interacción directa y puede dar lugar a leptones o par quark-antiquark.

Resolución única: cuando el par quarks-anti quarks del fotón objetivo forma un Mesón vectorial, se trata de una interacción de resolución única.

Resolución doble: cuando ambos fotones interactúan a través de Mesones vectoriales, es una interacción de resolución doble o podemos decir interacción Hadron Hadron.

¡Espero que esto ayude!

Normalmente, los fotones interactúan con partículas cargadas y no interactúan con ellos mismos. Por esta razón, los rayos de luz se atraviesan sin efecto. Pero esa no es toda la historia. Hay una breve revisión de la historia de la colisión fotón-fotón en física de alta energía. Ver figura.

Por primera vez, “un equipo de investigadores de la Universidad de Viena creó una fuerte interacción entre dos fotones mediante el uso de una fibra de vidrio ultrafina”. Puede ayudar a nuevas posibilidades para una serie de tecnologías cuánticas.

En una fibra óptica, aproximadamente la mitad del grosor de un cabello humano, se puede ver luz corriendo alrededor de su eje. En este caso, la luz no puede escapar a lo largo de la fibra porque el diámetro disminuye a ambos lados. Universidad de viena

Sin embargo, la interacción entre fotones es crucial. Como señaló la publicación de la Universidad de Viena: “Deben considerarse como un objeto similar a una onda conjunta, que se encuentra en el resonador y en la fibra de vidrio al mismo tiempo. Por lo tanto, uno no puede decir qué fotón ha sido absorbido y cuál ha pasado. Cuando ambos golpean el resonador al mismo tiempo, experimentan un cambio de fase conjunta de 180 grados. Por lo tanto, dos fotones simultáneos que interactúan muestran un comportamiento completamente diferente que los fotones individuales “.

La luz en una fibra está acoplada a un resonador en forma de botella . (Universidad de Viena)

“Lograr una interacción fuerte entre fotones individuales es un objetivo importante de la investigación en ciencia y tecnología cuántica. Requiere un medio óptico en el que la luz experimente un cambio de fase que depende de forma no lineal del número de fotones “.

¿Por qué la interacción de fotones – fotones es tan difícil? En mecánica cuántica, el concepto de una partícula puntual se complica por el principio de incertidumbre de Heisenberg, porque incluso una partícula elemental, sin estructura interna, ocupa un volumen distinto de cero. Según la mecánica cuántica de que el fotón y el electrón son partículas no estructuradas, no podemos responder a la pregunta de este problema.

En la teoría CPH, el fotón tiene estructura y los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos.

Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas. Y a su alrededor hay un fuerte campo magnético que evita que se descomponga.

Para obtener más detalles, consulte mi respuesta a la siguiente pregunta en el sitio de Quora: “¿Cómo sabemos si los electrones realmente pasan por los procesos cuánticos de emisión y absorción de fotones?”

En la teoría CPH, el fotón tiene una estructura y consta de dos fotones virtuales positivos y negativos.

Por lo tanto, con la definición de la estructura de los fotones, sus interacciones y combinaciones están completamente justificadas.

Los físicos han podido combinar recientemente tres fotones. Ver lo siguiente:

“Normalmente, los fotones no interactúan entre sí y, por lo tanto, no se unen para formar estructuras similares a moléculas. Pero en 2013 Mikhail Lukin de la Universidad de Harvard y Vladan Vuletić del Instituto de Tecnología de Massachusetts lograron que pares de fotones se unieran disparando un rayo láser débil a través de un gas ultrafrío de átomos. Ahora, han repetido la hazaña por tres fotones “. [1]

1 – Hamish Johnston, Tres fotones se unen para formar una ‘molécula’ de luz, Physics World, 20 de febrero de 2018

Después de haber respondido “¡No!” A preguntas equivalentes varias veces, leí la respuesta de Paul Camp con cierto interés. Cuando dije “¡No!” Me refería a fotones de energía modesta , a través del diagrama QED Feynman que se muestra aquí en “Física de dos fotones”. Si bien ese diagrama proporciona una amplitud considerable de segundo orden, los diagramas relacionados con la simetría de cruce dan amplitudes de igual tamaño pero con el signo opuesto ; entonces la amplitud neta en QED es cero , por lo que todavía podemos ver estrellas distantes.

Sin embargo, descuidé considerar los rayos gamma de energía ultraalta, que pueden actuar como Hadrones (como lo demostró la gente de SLAC hace mucho tiempo); vea “Dominio del mesón vectorial”. En QCD, las cosas pueden ser mucho más interesantes que en QED , con todo tipo de hadrones acoplados a ambos fotones en los diagramas de Feynman que no se cancelan.

Estoy corregido. Gracias Paul! Espero que cualquiera que lea mis afirmaciones anteriores vea esto y acepte mis disculpas; No creo que pueda rastrearlos a todos.

Y gracias, Quora, ¡donde todos aprendemos algo nuevo todos los días!

EDITAR : Luke Pritchett me ha convencido de que ni siquiera estaba en lo cierto acerca de la amplitud del “diagrama de caja de electrones” de baja energía: es pequeña, ¡pero no nula! (Al menos el artículo de arXiv con el que se vincula parece convincente). Así termina mi carrera siempre tensa como teórico: ¡el único cálculo QED no trivial que intenté, y aparentemente me equivoqué! Debería haber seguido mi propio consejo: ¡Créeme que no!

No interactúan directamente porque no tienen carga eléctrica. Pero pueden interactuar a través de correcciones cuánticas de orden superior. Uno de los fotones puede convertirse virtualmente en un par de partículas-antipartículas cargadas (por ejemplo, electrones y positrones), y el segundo interactúa luego con una de las partículas de ese par. Esto se observa más fácilmente en los casos en que al menos un fotón es virtual. La conversión de un rayo gamma de alta energía en par electrón-positrón en un campo eléctrico fuerte es un ejemplo. En este caso, un fotón real (rayos gamma) interactúa con un fotón virtual del campo externo.

Otro ejemplo se ve en los colisionadores de positrones de electrones, a veces ambas partículas que colisionan emiten fotones virtuales, estos fotones colisionan y producen nuevas partículas.

Recientemente leí que se ha observado dispersión entre fotones reales, utilizando rayos láser de muy alta intensidad que se cruzan entre sí.

Mark Barton tiene una respuesta completa, concisa, legible, que señala un punto importante que me gustaría presionar un poco más. Como él dice, la luz no interactúa directamente, sino solo, cuando tiene la potencia suficiente, a través de la mediación de partículas cargadas.

¡Lo que me encanta de la física es que hay absolutos!

Cuando decimos que la luz nunca interactúa directamente con la luz, ¡lo decimos en serio! Cuando parecen interactuar, es una pista de que otras reacciones ocultas están en juego. Por favor, no se ofenda por lo que sigue. Estoy tratando de ser útil …

Reflexione sobre cuán diferente es este asunto de los absolutos en física de otros campos como:
-grammar (I antes de e excepto después de c)
-biología (debes creer en el dogma central hasta que no lo hagas)
-química (¡no me hagas empezar a memorizar excepciones a los enlaces!)

Estamos tan acostumbrados a que nos digan cosas como “el ADN es el código de la vida” y memorizamos este hecho en la escuela secundaria, luego nos dicen “bueno, excepto los intrones que no importan”, no importa que el dogma esté equivocado ” causa de colas CAT, http://www.nature.com/news/2011/ … etc.

Por lo tanto, esperamos que todo lo que se nos enseña en ciencias sea básicamente incorrecto y simplemente lo asimilamos.

La física es diferente. Cuando decimos que tenemos un modelo estándar, ¡realmente queremos decir lo que decimos!

Intentamos ser precisos sobre el rango de parámetros sobre los cuales el modelo es correcto.

¿Quizás otros campos de la ciencia están madurando lo suficiente como para seguir el ejemplo? Está bien tener modelos que se aplican solo en ciertos casos. Mi punto es estar abierto temprano en el proceso educativo a las limitaciones en los modelos.

Solo un pensamiento…….

Sí, y cuando chocan, pueden formar un par materia / antimateria. Tienes un proceso en el que una partícula de materia / antimateria choca y forma dos fotones. Este proceso funciona a la inversa.

Este proceso se llama producción en pareja y resulta ser extremadamente importante en la física de alta energía. Para que suceda, debes tener un fotón que tenga más energía que la partícula que crea.

Una cosa sobre la producción de pares es que se “enciende”. Si tiene fotones por debajo del umbral, la tasa de colisión es cero. Sin embargo, una vez que supera el umbral en el que puede comenzar a producir pares de materia / antimateria directamente de la energía, el proceso se vuelve muy rápido, muy rápido.

Esto crea una inestabilidad que puede causar una supernova. La forma en que esto funciona es que tienes colisiones de fotón-fotón creando materia / antimateria. Esto hace que la energía se filtre desde la estrella, lo que hace que se contraiga, lo que calienta la estrella, lo que aumenta la tasa de colisión, lo que hace que se filtre más energía, lo que … Y en algún momento la contracción desencadena un proceso de fusión desbocado y el La estrella explota.

Supernova de inestabilidad de pares

Antes de dar esta respuesta, hay que tener mucho cuidado con el medio en el que están presentes los dos fotones. Si el medio es lineal, la respuesta es “dos fotones nunca interactúan” y si el medio no es lineal, entonces “dos fotones interactúan fuertemente”. Actualmente estoy investigando sobre óptica cuántica. Entonces escribiré mi respuesta de la siguiente manera.

1. Considere el caso del experimento de doble rendija de Young en medio lineal. El fotón se comporta tanto como la partícula como la onda que se puede inferir de este experimento. Si está enviando un montón de fotones coherentes (haz de luz coherente), obtendrá un patrón de interferencia. La gente pensaba que un fotón interfiere con otros. Pero obtendrá un patrón de interferencia incluso si envía esos fotones uno por uno . ¿¿¿Así que cómo??? Dirac hizo un famoso comentario: ” Un fotón se interfiere a sí mismo y no hay dos fotones que se interfieran entre sí “. Esta afirmación nos parece misteriosa, pero esto es cierto. Para más detalles, puede leer el primer capítulo de la conferencia de Feynman vol.3.
2. Ahora considerando el medio no lineal, existen como BLOQUEO DE FOTOS. Lo que dice que, si está conduciendo una cavidad óptica con un LÁSER clásico y si la cavidad contiene un medio no lineal (medio Kerr), solo un solo fotón puede ingresar a la cavidad. Un fotón dentro de la cavidad no permite que el otro fotón ingrese a la cavidad. Esto se debe a una fuerte interacción no lineal entre los fotones . Para una mejor comprensión, lea el fenómeno del bloqueo de fotones .

En resumen, dos fotones interactúan o no, depende del medio.

Autor: Teoría del todo y Teoría de la gravedad: teoría general de la gravedad, teoría de la gravedad cuántica y teoría del origen del hidrógeno del universo

Si.

El campo electromagnético (fotón) interactúa con el campo magnético (fotón). ¿Prueba? Motor y generador.

El campo magnético (fotón) interactúa con el campo gravitacional (fotón). ¿Prueba? Brújula.

Sí, la partícula mediadora de la gravedad es el fotón. Podemos ver esto desde la brújula magnética influenciada por el campo gravitacional de la Tierra. Sí, confundimos el campo gravitacional de la Tierra como un campo magnético.

(Y no, no hay gravitón y esa relatividad general está mal).

En mi modelo estándar corregido, había separado el electromagnetismo (campo creado por el movimiento de los electrones libres) y el magnetismo (campo creado por los átomos). Naturalmente, la fuerza nuclear fuerte y la interacción fuerte están mediadas por el fotón, ya que proviene del átomo. (Fuerte interacción dentro de los quarks y fuerte fuerza nuclear con los átomos). Esto significa una fuerte interacción, magnetismo, electromagnetismo y gravedad mediada por la misma partícula, el fotón. La interacción débil es un proceso de neutrones que se convierten en protones. Esto también “instala” la gravedad en el modelo estándar como una fuerza fundamental.

El fotón es una partícula de carga, específicamente una partícula de carga negativa al igual que el electrón. ¿Prueba? En el tubo de rayos catódicos, los rayos catódicos son en realidad electrones libres que podrían ser desviados (rechazados) por un imán (o campo eléctrico, que también son electrones libres). En mi teoría de la carga (discutida en ambos libros), la carga es la dirección del giro físico de una partícula. La carga negativa gira en sentido horario, mientras que la carga positiva gira en sentido antihorario. ¿Prueba? Verifique las imágenes en la cámara de burbujas.

(Piense en la carga como dos engranajes uno al lado del otro. Si son de la dirección opuesta de giro, se engranan entre sí. Si son de la misma dirección, se “patearían” entre sí).

En el Apéndice A de mi libro “Teoría de la gravedad: teoría general de la gravedad, teoría de la gravedad cuántica y teoría del origen del hidrógeno del universo”, había incluido una “vista previa” de mi libro inédito sobre mi “Teoría de la luz” donde tenía discutió que el fotón (y todas las partículas) son partículas y no tiene propiedades de onda. Cualquier físico sabrá las implicaciones de esto.

*** La mayor parte de lo que he discutido aquí en realidad responde a la mayoría de las preguntas relacionadas.

Si. Es un efecto de segundo orden en QED, por lo que la probabilidad no es grande, pero puede suceder y se ha verificado experimentalmente.

No ocurre de manera clásica ya que las ecuaciones de Maxwell son lineales y satisfacen la superposición, pero es válido en QED. Verificado por el experimento 144 en SLAC en 1997:

Página de inicio del experimento SLAC E144

Una forma de visualizarlo, al menos para fotones de suficiente energía, es recordar que en QED ese fotón es indistinguible de un par electrón-positrón. Esos están cargados y los fotones se dispersan de las partículas cargadas.

Los fotones son ondulados. Cuando las olas chocan, interactúan entre sí o interfieren entre sí, pero en realidad no se afectan entre sí. Dos olas pueden pasar una a través de la otra, interferir, y luego seguir alegremente su camino como antes. La colisión tiene que ver con lo que entendemos por interferencia. Básicamente significa que las dos ondas se suman para obtener una nueva ola que ocurre durante la superposición. Como las olas tienen crestas y canales, (puntos altos y bajos) pueden interferir de dos maneras básicas: las crestas pueden superponerse a las crestas y los canales pueden superponerse a los canales para crear puntos altos y bajos aún más grandes o una onda más grande (mayor amplitud) . Esto se llama interferencia constructiva. Si se superponen de modo que una cresta de uno está en la depresión de la otra, entonces está agregando una cresta positiva a una negativa y el resultado será mucho menor o incluso cero si se alinean perfectamente. Esto hará que los puntos altos y bajos sean más pequeños (amplitud más pequeña) y se llama interferencia destructiva.

Entonces, cuando dos fotones chocan, pueden interferir de manera constructiva y volverse repentinamente más brillantes mientras se superponen, luego pasar el uno al otro y seguir su camino como antes, o pueden interferir destructivamente y atenuarse repentinamente cuando se superponen, luego pasar a través del otro y seguir su camino que estaban antes.

Los fotones también pueden comportarse como canicas. Los fotones con longitudes de onda largas tienden a comportarse más como ondas, pero aquellos con longitudes de onda cortas tienden a comportarse como canicas, pero debo admitir que solo he oído hablar de fotones que actúan de esta manera cuando golpean la materia. (¡No puedo pensar en ningún experimento en el que los fotones transfieran impulso entre sí, así que espero que otro lector pueda aclarar esto para nosotros!) En tal caso, si existe, cuando colisionan, pueden transferirse impulso entre sí mucho como lo harían dos canicas cuando chocan. Cambiar el impulso de un fotón cambia efectivamente su longitud de onda ya que los dos están relacionados. Más impulso significa una longitud de onda más corta y viceversa. Si cambia la longitud de onda de un fotón, cambia su color. Entonces, en este caso, puede observar un cambio de color en los fotones a medida que chocan. ¿Alguien puede verificar si este es el caso?

Más tarde se me ocurrió agregar que solo habría efectos notables cuando interactuaran fotones de longitud de onda similar. Si un fotón gamma golpeara un fotón de radio, las longitudes de onda muy diferentes tendrían efectos de interferencia notables mínimos, algo así como preguntar cómo se vería una onda en una marea.

Debido a la dualidad onda-partícula, los fotones realmente no “colisionan” de la manera en que los objetos con masa pueden colisionar. En cambio, cuando las ondas de fotones alcanzan el mismo punto en el espacio, se combinan brevemente para formar una sola onda más grande antes de continuar entre sí en sus respectivas direcciones. Sin embargo, si esa onda es lo suficientemente grande, contendrá suficiente energía para que se creen espontáneamente nuevas partículas en ese punto en el espacio, quitando parte de la energía de las ondas de fotones. Lo que queda de la energía de las ondas de fotones se disipa en forma de fotones menos energéticos que viajan en sus respectivas direcciones. Esto proporciona el mismo efecto matemático que una colisión entre partículas con masa, pero sin una colisión real.

Hay “dispersión de fotones”:

en donde dos fotones se descomponen en un par de partículas / antipartículas. Estos interactúan entre sí, luego se aniquilan para producir nuevos fotones. El efecto es idéntico al de los dos fotones que se dispersan entre sí.

La probabilidad de esto es muy baja (requiere cuatro interacciones, cada una del orden de 1/137, por lo que esto representa solo 2 interacciones en mil millones). Es una contribución a otras interacciones, pero detectarlo por sí solo es difícil. Sin embargo, las propuestas están sobre la mesa:

http://pra.aps.org/abstract/PRA/ …

A2A. : Sí, semanalmente; como respondieron muchos.

Destacaré dos de las respuestas: Joshua Engel y Mark John Fernee: ambas indican los mecanismos básicos (¡dos diferentes!) Y formas de detectar / confirmar experimentalmente cada uno de los efectos respectivos.

La mayoría de las veces los fotones “se cruzan entre sí” y continúan como si nada hubiera pasado. Sin embargo, pueden interactuar de manera indirecta con la producción y aniquilación de pares (virtuales). La forma más simple se ve así:

Esto tiene una probabilidad muy baja de ocurrir y ocurre solo a energías muy altas.

Dichas interacciones fotón fotón se midieron recientemente en el LHC mediante los experimentos ATLAS y CMS con frecuencia de acuerdo con las predicciones teóricas: normalmente las partículas de luz distantes se ven rebotando entre sí