¿Existe realmente el fotón o es solo un modelo, y es posible que las posiciones sean discretas porque el núcleo crea ondas estacionarias eléctricas y ajustes electrónicos en los nodos?

Voy a estar en desacuerdo con las otras respuestas a esta pregunta y tomar una visión mucho más nietzscheana de la ciencia [1] y decir que el fotón es solo un modelo. ¡Es un modelo realmente muy bueno! La descripción clásica de los campos electromagnéticos funciona de manera brillante e incluso incorpora la teoría especial de la relatividad de Einstein. La descripción mecánica cuántica de los fotones funciona de manera brillante y podemos observar la naturaleza cuantificada de la luz. Podemos conciliar estas dos imágenes y formular la teoría de la electrodinámica del campo cuántico relativista (QED) que, de nuevo, funciona de manera brillante.

QED es probablemente la teoría mejor probada en física. Las pruebas de precisión incluyen momentos magnéticos anómalos de electrones y muones, el cambio de Lamb, división hiperfina en hidrógeno y muonio, tasas de descomposición, secciones transversales de dispersión e incluso experimentos de materia condensada. Los impresionantes cálculos teóricos hacen coincidir los experimentos con un número absurdo de decimales.

Esta hermosa teoría del fotón, que respeta todas las propiedades de la naturaleza que le pedimos y combina los experimentos con una precisión gloriosa, sigue siendo solo un modelo.

Dejame explicar. Para hacer física identificamos los grados útiles de libertad en alguna escala. Por ejemplo, en la escala de [matemática] 1 [/ matemática] metro, habla sobre su escritorio o silla o lo que sea. En la escala de [math] 10 ^ {- 10} [/ math] metros, hablas de átomos y electrones, etc. Nunca necesitas pensar en los [math] 10 ^ {23} [/ math] átomos en tu taza para hacer tu café. Tienes un modelo para los grados de libertad en alguna escala.

Esto también es cierto para el fotón. No hay nada que garantice que sea una descripción útil a escalas cada vez más pequeñas. De hecho, alrededor de [matemáticas] 10 ^ {- 18} [/ matemáticas] metros, el fotón ya no es una buena descripción de la física. [2] Existe una noción precisa en la teoría del campo cuántico de cómo entender los grados de libertad en cada escala y cómo se relacionan entre sí, esto se llama grupo de renormalización. Pero ir a escalas cada vez más pequeñas no hay razón para seguir ingenuamente confiando en algún modelo que tenga.

[1] Nietzsche no creía que hubiera una verdad absoluta en la ciencia.

[2] Esta es la escala de longitud por encima de la cual se rompe la simetría de electroválvula, el fotón emerge como la combinación lineal del bosón W neutro y la hipercarga débil.

No podemos probar más allá de cualquier duda que algo existe, pero si elegimos actuar como si hubiera un universo real que es, hasta cierto punto, comprensible, la existencia de fotones es tan definida como cualquier otra cosa en este universo.

Los fotones producen interacciones discretas y predecibles con electrones en al menos 3 formas diferentes. Solo los fotones muy cercanos a la diferencia de energía entre dos orbitales en un átomo o molécula pueden ser absorbidos o irradiados por el átomo o la molécula. El efecto fotoeléctrico hace que los electrones sean expulsados ​​de un metal solo por fotones con energía por encima de un valor específico característico del metal. Se absorbe un fotón para eliminar un electrón. En el efecto Compton, en el que me puse a trabajar como licenciado en física, los fotones de alta energía colisionan con electrones en colisiones como las de las bolas de billar. Los fotones rebotan en los electrones y se detectan en ángulos de desviación específicos que dependen de la transferencia de energía y momento.

Todas estas interacciones indican que si existen electrones, también existen fotones.

Los fotones se producen fácilmente de muchas maneras, y pueden destruirse en muchos tipos de interacciones, pero cuando están allí, realmente están allí.

Lo que parece decir sobre tamaños y posiciones discretas de electrones y agujeros no es consistente con la mecánica cuántica. Las energías pueden ser muy definidas, pero las posiciones no lo son, y no sabemos nada sobre los tamaños de los electrones, aparte de que son increíblemente pequeños.

Existe un fotón Y sirve como modelo. Para responder verdaderamente una pregunta como esta, el autor de la pregunta debería explicar mejor la pregunta. Después de todo, uno puede encontrar fácilmente información sobre cómo la evidencia muestra que existen fotones. Entonces, preguntar sin buscar una respuesta es vago. Pero, si ha buscado pero no ha encontrado evidencia convincente, explicar por qué no está convencido le ayudará a obtener una respuesta muy clara.

No Su concepto habría sido popular entre los escépticos de Planck, pero ahora que tenemos detectores de un solo fotón y una montaña de evidencia para la cuantificación de la energía, no obtendrá mucha tracción.

PD: fue Einstein con el efecto fotoeléctrico. Planck estaba explicando el espectro de radiación del cuerpo negro. Efecto mucho más sutil.

El fotón existe, pero no encaja en nuestra concepción normal de “cosas”.

No es una partícula como en un objeto bien definido que teóricamente podría sostener en la mano, ni es una onda. El modelo es para ayudarnos a comprender su naturaleza, no para definirlo en la existencia.

El fotón es un bosón bastante válido, en el modelo estándar QM.
Es el elemento núcleo de la luz.
Lo que realmente extrañamos son hechos explicativos completos. Nuestros modelos en física y matemáticas no se ajustan a todos los detalles (onda o partícula).

Quizás encontremos un nuevo término matemático para explicarlo en los próximos siglos …

Hace dos años, vi un experimento físico organizado por un estudiante del Prof. ZEILINGER en Viena. Este doctor mostró una aplicación láser que podía dar señales acústicas para cada evidencia de un fotón. Escuché fotones individuales, como la cantidad de energía electromagnética.

En Física del electromagnetismo tenemos que dividir entre partes electro / magneto / estáticas y partes electro / magneto / dinámicas.

Un fotón parece ser una parte electrodinámica.

El fotón definitivamente existe. Esto se demuestra, entre otras cosas, por el efecto fotoeléctrico. Lo que realmente es un fotón es más difícil de definir. Podemos enumerar las propiedades que conocemos, podemos explicar con un detalle bastante preciso lo que hace en cualquier circunstancia. Pero la mayoría de nosotros no tenemos una imagen intuitiva del fotón que no sea la lista de sus propiedades. Lo cual no es sorprendente, teniendo en cuenta lo diferente que es en lo que normalmente trabajamos.

La pregunta que se hace es: ” ¿Existe realmente el fotón o es solo un modelo?

Un “fotón” es un “modelo” de algo que mucha evidencia empírica nos hace pensar que realmente existe.

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