¿Son divisibles los fotones?

Si, de tres maneras.

El primero depende de cómo se defina un fotón. La energía de un fotón se puede dividir como en la conversión descendente paramétrica espontánea o la fosforescencia, donde 2 fotones de media energía resultan de un fotón. No podemos decir que son el mismo fotón, pero es la misma energía dividida en pedazos. En algún lugar, de alguna manera, la energía del fotón se dividió.

La segunda forma es componiendo y viendo el fotón como una colección de información donde cada hbar de energía responde un bit de información, más alto, más bajo, más rápido, más frío y más frío en lo que Wheeler llama el sorprendente juego de 20 preguntas. Carver Mead denominó estos pedazos de fluxoides de acción cuántica.

Un fotón permite hacer un número finito de estas preguntas, pero puede hacer cualquier pregunta que desee. Por ejemplo, para obtener la posición más precisa, hace todas las preguntas que tiene discriminando una posición de manera binaria, pero no aprende nada sobre el impulso.

Puede hacer la mitad de sus preguntas sobre una cosa y la otra mitad sobre otra para determinar, por ejemplo, tanto la posición como el impulso con menor precisión. En términos de distintos valores mensurables, puede dividir un fotón de la forma que desee.

Hay un aspecto que las respuestas anteriores perdieron hasta donde puedo decir. Permítanme reformular ligeramente la pregunta: ¿son los fotones partículas compuestas de otros bloques de construcción?

La respuesta directa a esto sería “no” porque el fotón generalmente se modela como una partícula elemental, una excitación del campo electromagnético. Sin embargo, en realidad las cosas son más complicadas. La fuerte interacción crea todo tipo de partículas compuestas a partir de pares de quarks y antiquarks, a saber, los mesones. Algunos de ellos, por ejemplo los mesones rho, tienen los mismos números cuánticos que el fotón. Por lo tanto, en principio pueden convertirse entre sí a través de procesos cuánticos (mezcla cinética). La gente ha escrito varios modelos para esto (donación de mesones vectoriales) y se ha discutido qué tan correctos son, pero el proceso físico debería estar allí, en principio, independientemente de cómo se describa teóricamente con precisión. Esto debería significar que los fotones que observamos pueden verse como superposiciones cuánticas de fotones elementales y pares quark-antiquark. En ese sentido, si golpea un fotón y, por casualidad, mide la parte del estado del fotón que corresponde a un estado de fuerza fuerte, puede intentar dividirlo. Esto conducirá a la física habitual que ocurre cuando se separan los quarks. Tal vez un experto en QCD pueda evaluar si eso tiene sentido.

La dispersión de la luz por la materia se ha estudiado ampliamente en el pasado. Sin embargo, el proceso más fundamental, la dispersión de un solo fotón por un solo átomo, está en gran parte inexplorado. Una predicción destacada de la óptica cuántica es la absorción determinista de un fotón viajero por un solo átomo, siempre que la forma de onda del fotón coincida espacial y temporalmente con la versión inversa de un fotón emitido espontáneamente.
Aquí abordamos experimentalmente esta predicción e investigamos la influencia del perfil temporal del fotón en la dinámica de dispersión utilizando un solo átomo atrapado y fotones individuales anunciados. No solemos pensar que los fotones se extiendan en el tiempo y en el espacio y que, por lo tanto, tengan una forma, pero los de este experimento tenían unos cuatro metros de largo. Christian Kurtsiefer, investigador principal de CQT, y su equipo han aprendido a dar forma a estos fotones con extrema precisión.
Según la mecánica cuántica, el fotón es una partícula no estructurada. ¿Cómo el concepto de fotón no estructurado puede describir las diferentes formas y los cuatro metros de longitud del fotón?
Además de cuatro metros de largo y formas de fotones, ¿cómo absorben y emiten fotones neutros y no estructurados las partículas cargadas de dos opuestos como el electrón y el positrón?
Hay muchos artículos que muestran que el fotón tiene un límite superior de masa y carga eléctrica, que son consistentes con las observaciones experimentales [3 y 4]. Sin embargo, en la teoría CPH, los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos. Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas. Lee mas:

Revise la dispersión resuelta en el tiempo de un solo fotón por un solo átomo

Supongo que hay personas que saben mucho más que yo, pero me parece que hay varios tipos diferentes de luz.

Emisiones térmicas, por ejemplo, Planck Spectrum
Emisiones de radio – por ejemplo, señales emitidas electrónicamente
Emisiones químicas: por ejemplo, bombillas CFL, bombillas LED

En cada caso, presumiblemente, una partícula cargada se mueve de un nivel de energía a otro, o tal vez una molécula comienza a vibrar en otro modo, o una superficie sólida o líquida vibra con algún tipo de energía térmica. La clave es que algún tipo de resonancia permite la transición de la energía entre al menos dos partículas.

Entonces, si tratara de reformular la pregunta, sería: ¿el fotón siempre se crea por el intercambio de energía por exactamente dos partículas cargadas, o pueden participar más de dos partículas en la emisión de un solo fotón? Del mismo modo, tras la absorción, ¿hay siempre exactamente dos partículas involucradas?

Si puede tener más de dos partículas involucradas en la emisión o absorción de un solo fotón, entonces el fotón es divisible.

Por ejemplo, creo que el dióxido de carbono tiene un modo de flexión que es particularmente problemático ya que absorbe el pico de radiación térmica a unos 0 grados Celsius, que es lo que lo convierte en un gas de efecto invernadero. Pero, ¿qué pasa con el fotón que hace que la molécula de CO2 se doble? ¿Son los campos eléctricos empujando los dos átomos de oxígeno hacia un lado mientras empujan el átomo de carbono hacia el otro lado? Si un fotón puede estimular un modo de flexión en una molécula, parece estar interactuando con tres partículas a la vez, ¿o son dos fotones que entran y lo golpean uno tras otro?

Bueno, me alegra poder añadir algo de confusión.

Dan tiene razón, por supuesto, pero creo que se justifica una advertencia para evitar posibles malentendidos. Si se deja solo, tal vez, para un lector casual, la impresión de los fotones puede impactar a los fotones directamente al “dar a luz” a otros fotones.

Es cierto técnicamente que los fotones no pueden dividirse sin partículas cargadas externas para realizar el intercambio de energía. En la producción espontánea de pares de fotones, estas partículas cargadas se producen a partir de pares de positrones de electrones virtuales. Estas partículas cargadas virtuales aparecen de un vacío puro durante una fracción de segundo para servir como catalizadores para la producción de pares de fotones. Técnicamente, el fotón “a” transfiere energía al par de positrones de electrones que a su vez transfiere energía a un par de fotones “b” y “c”.

Como los electrones y sus antipartículas, el positrón, obedecen al principio de exclusión, están enredados. Luego pasan sus propiedades de entrelazamiento a los fotones que “nacen”. Ver https://en.m.wikipedia.org/wiki/ …

Los cristales no lineales de los que Dan habla simplemente hacen que la producción de pares de positrones virtuales electrónicos sea más espontánea. Ocurre naturalmente en el vacío, pero muy raramente y por períodos muy cortos de tiempo.

No, “un fotón adentro, dos fotones afuera” no es algo que tengamos en el menú de interacciones de partículas.
Dicho esto, los fotones interactúan con electrones y núcleos cargados. Por el contrario, los electrones pueden irradiar fotones en presencia de núcleos. Por esa razón, cuando los fotones energéticos pasan a través de la materia, se pueden producir muchos fotones y electrones. Así funcionan los calorímetros electromagnéticos.
Si desea más detalles, en la página en indico.cern.ch hay un curso sobre física de partículas y mis conferencias sobre lo que sucede dentro de los calorímetros: http://indico.cern.ch/event/225363/contribution/10/ material / diapositivas / 0.pdf
También hay una diapositiva provocada por preguntas de los estudiantes sobre si los fotones se “descomponen”: http://indico.cern.ch/event/225363/contribution/12/material/slides/1.pdf

Pasar de un solo fotón a solo dos fotones es algo que no necesitamos para describir la realidad.

Sí, como se teoriza en http://www.mono-charges.com . Se componen de cargas mono, tipo de carga singular con potencial de carga establecido o fuerzas. La estructura del fotón mientras viaja proporciona la propagación EMF medida y todas las demás propiedades de los fotones y la luz.

PRSarkar en su nuevo concepto de Microvita dice que la materia está constituida por partículas fundamentales, Microvitum, y estas Microvitum crean las partículas elementales.

Millones de estos Microvitum, Microvita plural, constituyen un electrón. Entonces, si el electrón está formado por un fotón cargado (Richard Gautier – El electrón es un fotón cargado de spin-1/2 de giro helicoidal que genera la longitud de onda de De Broglie), entonces la relación es obvia.

El experimento de doble rendija demuestra esto: las partículas elementales (fotones, electrones …) pueden pasar a través de rendijas dobles y luego volverse a unir, porque están formadas por millones de partículas más pequeñas, Sarkar las llama Microvita.

Richard Gautier propone un experimento para probar esta hipótesis: haga un experimento de “1 millón de hendiduras” con una placa de 1 millón de agujeros. El fotón pasará a través de todos los agujeros y luego se unirá al otro lado de la placa …

Esa puede ser una prueba interesante.

Dado que la conversión descendente paramétrica espontánea) a veces genera un par de fotones cuyos momentos y energías suman el impulso y la energía de la partícula original, ¿por qué tememos decir que el fotón original se divide en dos? La energía fotónica original no solo se reduce a la mitad, sino que el par entrelazado resultante tiene giros opuestos. No estoy diciendo que el fotón original esté medio aquí, medio allá. Son dos fotones nuevos que comparten el mismo hogar. Pero no puedes entender aferrarte a ideas incorrectas.

Entrelazamiento cuántico

Los fotones se denominan “partículas” pero, a diferencia de los fermiones, no se pueden “dividir”. Son partículas mensajeras y están asociadas con la energía y pueden cambiar de estado ganando / perdiendo energía.

El fotón no se puede dividir.

Como tiene masa cero, no puede descomponerse.

Pero puede interactuar con otra partícula, perder parte de su energía y, por lo tanto, cambiar la longitud de onda (y la frecuencia), manteniendo el producto de la longitud de onda y la frecuencia constante e igual a la velocidad de la luz.