¿Los fotones se crean fácilmente espontáneamente a partir de la energía?

Puede ser útil revisar que en 1905 Einstein propuso la teoría (entonces radical) del efecto fotoeléctrico de la radiación electromagnética (EM), proponiendo una cantidad o paquete de luz cuántica o discreta para conciliar la dualidad onda-partícula de la luz ( el nombre de fotón apareció unos 15 años después). No estaba proponiendo fotones como objetos como mesas o lámparas, sino más bien como haces de energía identificables. Una analogía sería un pico entre dos olas oceánicas que se intersectan (llamémoslo una capa blanca) como un paquete o cuantos de agua. La capa blanca no existe independientemente del agua; Es una forma o expresión del agua. Se puede medir la cantidad de agua en una tapa blanca, sin embargo, no tiene una existencia independiente como un cubo o un jarrón.

Del mismo modo, los fotones son vistos como cantidades efímeras pero bien definidas de energía EM. Podemos decir que los fotones son la forma o la forma que toma la energía cuando se manifiesta como radiación EM.

Desde esta perspectiva, la respuesta a su pregunta es que la energía se transforma fácil y naturalmente dentro y fuera de la forma de fotones todo el tiempo.

Sí, con átomos como componente mediador. Los electrones de un átomo pueden existir en cualquiera de varios estados de energía u orbitales, aunque son menos parecidos a los planetas que orbitan una estrella y más a los modos resonantes en una cabeza de tambor (la analogía que más me gusta). Un átomo puede absorber energía en muchas formas diferentes para promover un electrón a un estado superior. Luego, cuando se descompone espontáneamente a un nivel de energía más bajo, puede emitir un fotón de luz con energía igual a la diferencia. La energía absorbida puede ser otro fotón de luz, energía vibracional (un “fonón”), energía eléctrica (p. Ej., Electrones libres que golpean un metal), energía de una reacción química, etc. No todas las desintegraciones electrónicas producen un fotón; a veces la energía se puede liberar como calor adicional. La descomposición nuclear “radioactiva” también puede liberar fotones, aunque no sé si pueden estar en la banda de energía de la luz visible. Por lo general, se describe como rayos gamma, que son fotones de muy alta energía.

También hay un fenómeno físico con otras partículas más exóticas que crean fotones.