¿Están ‘prohibidos’ los fotones en el vacío a ir más lentamente que la velocidad de la luz, o simplemente se transforman en algo más cuando disminuyen la velocidad?

Pienso en la velocidad de la luz, c, como el estado predeterminado de las cosas en nuestro universo, el punto cero, el reinicio universal. Es como si escribiera un programa de computadora e inicializara todas sus variables, se establecerían a la velocidad de la luz.

Somos nosotros los que somos extraños. La masa ‘roba’ de este estado de viaje a la velocidad de la luz y nos hace movernos a una velocidad diferente. Sin embargo, aunque siempre podemos decir si algo se mueve a la velocidad de la luz, nunca podemos vincular nada más como estar realmente en reposo o moverse a una velocidad absoluta en particular.

Esto se debe a que, como nos dijo Einstein, todo es relativo. Si ve a Bob moviéndose hacia el este al 99% de la velocidad de la luz y Alice moviéndose en la misma dirección al 99.995% de la velocidad de la luz, diría que ambos se movían a aproximadamente c. Sin embargo, Bob dirá que está en reposo y que te mueves .99c al oeste, mientras que Alice se mueve .99c al este. Alice dirá que ambos viajan casi a la velocidad de la luz hacia el oeste.

Agregue a Mike y Nancy que viajan hacia su oeste, y las velocidades se vuelven aún menos definidas.

Entonces, en cierto sentido, algo está viajando a la velocidad de la luz o no, y eso depende por completo de la masa de un objeto que roba su impulso parásitamente.

Imagen cortesía de Mass and Energy.

En el diagrama, un objeto en reposo en nuestro marco de referencia tiene la energía E = mc ^ 2, y un objeto que viaja a la velocidad de la luz tiene la energía E = pc, donde m es la masa del objeto y p es su momento. Cuando la masa llega a cero, el objeto necesariamente debe viajar a la velocidad de la luz.

Posiblemente sí: los fotones tienen “prohibido” viajar a cualquier velocidad que no sea [math] c [/ math].

¿Recuerdas la ecuación de la relatividad que todos conocen, [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]? En realidad, es un caso especial de la ecuación más general, [math] E ^ 2- (pc) ^ 2 = (mc ^ 2) ^ 2 [/ math], donde [math] p [/ math] es el impulso de la partícula, que está relacionada con su velocidad. Después de sustituir las definiciones relativistas de energía e impulso en esta fórmula y luego tomar el límite [math] m \ a 0 [/ math], encontramos que la velocidad de la partícula es necesariamente [math] c [/ math], que es decir, la velocidad de la luz.

Entonces sí, las partículas sin masa, como los fotones, tienen prohibido viajar en el vacío a cualquier velocidad que no sea [math] c [/ math].

En un medio (p. Ej., En el agua) los fotones viajan sustancialmente más despacio. ¡Como resultado, se comportan como si tuvieran masa! Esta “masa efectiva” surge como resultado de los fotones que interactúan con el medio a través del cual viajan.

Los fotones son partículas elementales y no se transforman en otra cosa. De hecho, el tiempo no pasa (y tampoco existe el ‘espacio’) en el marco de descanso de un fotón. Entonces un fotón no puede transformarse en otra cosa. Para un fotón, el tiempo no pasa, no se mueve, y todas las interacciones suceden al mismo tiempo.

Esto es cierto para todas las partículas sin masa. De hecho, el Premio Nobel de Física 2015 fue otorgado por el descubrimiento de que los neutrinos tienen masa. Pero la masa del neutrino no se detectó directamente. En cambio, lo que sucedió fue que algunos neutrinos cambiaron de sabor (hay tres tipos diferentes de neutrinos). Si un neutrino cambia de sabor, el tiempo debe pasar en su marco de descanso. Por lo tanto, no puede moverse en c, y dado que todas las partículas sin masa se mueven en c, el neutrino debe tener masa.

Entonces no es solo el fotón; son los gluones y el gravitón (hipotético) también. Están todos sin masa, y todos se mueven en c. Esto se debe a que c es solo una velocidad incidental; Es solo el factor de conversión entre el tiempo y el espacio. El tiempo y el espacio se convierten, al igual que la materia y la energía: el factor de conversión es c.

A2a: Sí, siempre van a la velocidad de la luz, y cuando no lo hacen, se desvanecen y aparecen como un cambio en los niveles de energía relativos dentro de un sistema cuántico de partículas cargadas.

Yo diría firmemente que el cambio en los niveles de energía “es” el fotón (¡siendo el único observable de su existencia!), Y realmente no lo considero una “partícula” en el sentido convencional de la palabra. Se llama partícula en el modelo estándar, pero es fenomenológicamente diferente (un bosón en lugar de un fermión) a los que componen la materia ordinaria.

Los fotones, en el vacío o no, no tienen masa y siempre van a la velocidad de la luz. Es confuso, porque los fotones tienen impulso y energía, pero no masa. Es justo decir que viajar siempre a la velocidad de la luz y no tener masa son solo dos formas de decir lo mismo.

La aparente disminución en la velocidad de la luz a través de la materia es solo el resultado de la interacción de los fotones con los electrones en la materia. Los electrones absorben un fotón y se excitan y luego emiten un fotón un tiempo después. Los fotones mismos siempre viajan a la velocidad de la luz.

La masa es la propiedad de tener intertia, que es una resistencia a la aceleración cuando se aplica una fuerza. La magnitud de esa resistencia se llama masa. Con la materia, tienes energía cinética (no relativista) [matemáticas] \ frac 1 2 mv ^ 2 [/ matemáticas]. Pones más energía y la masa se acelera. Esto también es cierto en la relatividad: más energía acelera las cosas (aunque nunca a la velocidad de la luz).

Los fotones no tienen ninguna inercia. Pero aún puede agregar o quitar energía de un fotón. Agregar energía no cambia la velocidad: la velocidad es siempre [matemática] c [/ matemática], la velocidad de la luz. En cambio, lo que cambia es la frecuencia de un fotón, de acuerdo con Planck-Einstein [matemática] E = h \ nu [/ matemática], donde [matemática] E [/ matemática] es energía, [matemática] h [/ matemática] es la de Planck constante y [math] \ nu [/ math] es la frecuencia.

Tanto los fotones sin masa como las partículas masivas tienen energía e impulso. La energía y el impulso dependen de la masa y la velocidad de una partícula masiva. La energía y el impulso del fotón sin masa depende de la frecuencia del fotón. La masa y la velocidad del fotón nunca cambian.

He estado hablando un poco flojo aquí, un poco confundiendo ímpetu y energía. Hubiera sido más correcto referirme a la magnitud del impulso. El momento sigue siendo un vector.

Hay cosas como los diagramas de Feymann que muestran la existencia de partículas virtuales que se crean y destruyen.

Los fotones no están realmente ‘prohibidos’ de nada. Viajar a la velocidad de la luz no tiene edad (aunque las coordenadas de tiempo cambian), cuando pasan a través de la materia, los diversos campos de esa materia interactúan con ellos con el fin de ralentizarlos un poco.

Se propone que algunos modelos de gravedad cambien la impedancia y la inductancia del espacio, de modo que la velocidad de la luz sea en realidad una variable local.

Los fotones son pedazos de la onda de luz, pero para obtener esos pedazos, no los corta lateralmente a través del movimiento, los corta CON el movimiento. Por lo tanto, no puede pensar en eso como la velocidad de la misma manera que un automóvil cruza una línea, porque su definición de fotones ya incluye todo el camino. Cualquiera sea la velocidad a la que la luz esté yendo, ya que el medio podría estar afectando la ola, no tiene ninguna consecuencia.

Si pones un detector a través del camino de la luz, entonces obtienes un efecto como partículas que “golpean” el detector, pero lo que realmente están haciendo es absorber esos fotones de “a lo largo” de la onda.

El brillo significa más fotones, y no puede hacer que una onda sea más brillante en un solo punto, tiene que extenderse. Entonces no tienes fotones libres en puntos únicos. O tiempos para el caso.

Sí y no, respectivamente.

No, no lo son, pero cuando un átomo parece desaparecer, simplemente está saliendo de nuestro espectro. Solo vemos una porción minúscula del espectro electromagnético, por lo que una vez que el átomo deja nuestros ojos, no podemos percibir esa longitud de onda debido a nuestra velocidad en el universo y nuestros receptores de cono de la evolución. Ahora, si fuéramos átomos puros (sé que lo somos) y una forma de energía consciente, cuando dejamos la especificación eléctrica, probablemente nos convertiremos en esa forma de energía y color o simplemente veremos las longitudes de onda a esa velocidad.

Pero imagine cuán cargadas estarían esas partículas, más cargadas que el plasma porque podemos verlas. Algo demasiado caliente y rápido, ni siquiera podemos tocarlo. Es como luces negras que estiran los rayos gamma, pero tan rápido que no podemos comprenderlo. Sería estupendamente brillante.

Así que creo que se convierten en algo más, más caliente que plasma o más frío que Bose-Einstein. Los organismos tendrían que ser inmensamente densos en estas extremidades.