Los resultados de Giovannini et al midieron la desaceleración de los fotones de onda plana individuales separados de su grupo en el vacío. ¿Por qué deberíamos asumir que la relación Planck-Einstein no debería aplicarse a sus resultados?

La respuesta radica en la diferencia entre el grupo y las velocidades de fase: los haces que se analizan en el documento tienen una estructura transversal no trivial y, por lo tanto, los fotones que componen el haz no se mueven en una dirección ortogonal a la dirección del haz en el las secciones de espacio libre del aparato, pero en cambio tienen una distribución de vectores de ondas transversales, si visualiza el problema por medio de una aproximación óptica geométrica, es decir, mediante el trazado de rayos.

Los autores señalan explícitamente que la velocidad de propagación del grupo de espacio libre se modifica de manera similar en las guías de onda, donde los modos de cavidad imponen una estructura transversal definida sobre las ondas electromagnéticas que viajan a través de ellas.

La diferencia en la estructura transversal de los haces en una guía de ondas es lo que explica el cambio en la velocidad del grupo, a pesar de que la propagación está en el espacio libre dentro de la guía de ondas y la única interacción real es la reflexión en la superficie de la guía de ondas.

Por lo tanto, esta no es una medida de la velocidad de propagación bidireccional punto a punto de la luz en el vacío y no viola ni la relatividad especial ni la relación de Einstein-Planck: de hecho, nunca miden las energías de los fotones. Einstein-Planck no es relevante.

Si el resultado violara la relatividad especial o la relación de Einstein-Planck, entonces los autores habrían hecho un gran punto al respecto.

No lo hacen, por lo que debería servirle como un gran indicio de que está malinterpretando los resultados del experimento.

Dicen que ya se ha hecho para muchos fotones; el nuevo giro aquí es que lo han hecho para fotones individuales.

El truco es que debido a la dispersión transversal del haz no se conoce con precisión la dirección real de propagación de los fotones.

Es un experimento muy agradable, pero no contradice la relación de Einstein-Planck entre la frecuencia del fotón y la energía del fotón, y no viola la constancia de la velocidad de la luz en el vacío, independientemente de la fuente y el observador.

Aquí está su conclusión real:

La velocidad de la luz en la propagación del espacio libre es una cantidad fundamental. Tiene un papel fundamental en los fundamentos de la relatividad y la teoría de campo, así como en aplicaciones tecnológicas como las mediciones de tiempo de vuelo y la comunicación por radio y satélite. Anteriormente se ha establecido experimentalmente que los fotones individuales viajan a la velocidad del grupo (20). Ahora hemos demostrado que la estructuración transversal del fotón da como resultado una disminución en la velocidad del grupo a lo largo del eje de propagación. El efecto puede derivarse de un argumento geométrico simple, que también está respaldado por un cálculo riguroso del promedio armónico de la velocidad del grupo. Más allá de la luz, el efecto observado tendrá aplicaciones en cualquier teoría de ondas, incluidas las ondas de sonido y, potencialmente, las ondas gravitacionales.