Los fotones son partículas sin masa, así es como es. De lo contrario, el electromagnetismo sería mucho más débil, y hubo otros problemas. Pero (supongo que está familiarizado con la Relatividad Especial), Photon debe ser representaciones del grupo Poincare, eso significa que deben tener un comportamiento bien definido bajo transformaciones de coordenadas. Resulta que la única forma en que se puede lograr para las partículas sin masa (para estar un poco más involucrados, esta es la forma en que se define la masa en primer lugar), es que se mueven con la velocidad de la luz. No hay otra posibilidad, si quisieran reducir la velocidad, tendrían que obtener de alguna manera la masa en reposo, lo que solo sería posible a través de algún tipo de mecanismo de ruptura de simetría / HIGGS. Pero ese no es el caso de los fotones: no tienen masa y, por lo tanto, tienen que moverse a la velocidad de la luz, no más rápido ni más lento.
¿Cuál es la razón por la que un fotón no existe si no se mueve con la velocidad de la luz?
No estoy seguro del significado de su pregunta. No existe la conservación del número de fotones. Un proceso dado que implica, por ejemplo, la aceleración de cargas, puede emitir un número indefinido de fotones; asimismo, el proceso que se ejecuta en reversa puede absorber un número indefinido de fotones, siempre que se conserven la energía y el momento. Como partículas sin masa, cuando existen, los fotones deben viajar a c .
Mientras investigaba su pregunta para ver si podía descubrir qué podría haber estado leyendo que podría haberlo provocado, me encontré con una gran cantidad de información errónea. Por ejemplo, considere este diagrama de Feynman de la Wikipedia danesa:
El diagrama pretende mostrar cómo una sola partícula de rayos gamma puede producir un par electrón-positrón. Para comprender por qué este diagrama es absurdo, imagínese en el centro del cuadro de impulso (cuadro COM) del electrón y el positrón, y ejecute la película al revés en su mente. El diagrama le haría creer que en el marco COM, el electrón y el positrón pueden correr juntos en direcciones opuestas a la misma velocidad y aniquilarse mutuamente con un solo fotón de rayos gamma emitido desde su punto de encuentro. Claramente, tal evento violaría la conservación del impulso.
La producción de pares de electrones-positrones a partir de una gamma entrante requiere un participante adicional. Por ejemplo, en el siguiente diagrama, la energía de un fotón se puede convertir en un par electrón-positrón en presencia de un núcleo atómico:
Fuente: Producción en pareja – Wikipedia
El fotón debe tener energía al menos igual a la suma de las masas en reposo del electrón y el positrón (2 × 0.511 MeV = 1.022 MeV) para que se produzca la producción de pares. Cuando ocurre la producción de pares, el núcleo atómico retrocede, satisfaciendo así la conservación del momento.
Existen más lento que la velocidad de la luz. De hecho, los fotones se han ralentizado hasta muy por debajo de la velocidad de la luz con vidrio, agua y láser. La velocidad de la luz es lo más rápido que pueden viajar en el vacío. Viajan más despacio a través de otras sustancias.
Es solo pura energía. Hay cosas estables a nuestro alrededor porque tienen masa, por lo que no tienen que moverse para existir. Pero la luz no tiene masa, por lo que solo se mueve y se mueve como una onda, y es literalmente una onda electromagnética. ¿Pueden existir olas cuando se detienen? No lo creo.
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