Hay dos casos posibles para su pregunta:
Caso UNO: Los dos objetos tienen algo de masa (léase: masa en reposo)
En este caso; los dos objetos que tienen una masa en reposo que viaja a la velocidad de la luz en direcciones opuestas chocan de frente. Este escenario es imposible, incluso hipotéticamente.
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Dos objetos que tienen una masa de descanso finita nunca pueden alcanzar la velocidad de la luz. Una vez más, puede argumentar que “Vamos a considerarlo por un momento”, pero tendré que detenerlo allí mismo. Es imposible incluso hipotéticamente; al menos en el universo en que vivimos.
¿Razón? TEORÍA ESPECIAL DE RELATIVIDAD DE EINSTEIN
La teoría especial de la relatividad de Einstein, que es ampliamente aceptada como universal e infalible, ha establecido de manera concluyente la relación entre la velocidad de un objeto y su masa; mientras que también establece fenómenos como la dilatación del tiempo y la contracción de la longitud.
Cuando hablas de cualquier objeto que ya tiene masa; luego, al alcanzar la velocidad de la luz, suceden las siguientes tres cosas:
- La masa del objeto se vuelve infinita. Esto proviene de la ecuación de impulso de energía relativista. Simplemente sustituya el valor de v para que sea igual a c. La masa infinita resulta en energía infinita debido a la equivalencia masa-energía y, por lo tanto, viola la ley de conservación de la masa y la energía.
- El tamaño del objeto visto por otros se vuelve infinitesimalmente pequeño o cero; y el objeto sale de la existencia. Esto se llama contracción de longitud y se obtiene de la ecuación:
- El resto del mundo parecería congelado para el objeto. Esto se llama dilatación del tiempo, que se traduce libremente como “Más rápido te mueves, el tiempo más lento pasa por ti. Como puede ver al sustituir v como c; El cambio en el tiempo se convierte en infinito.
Como habrías concluido; para que dos objetos con masa de reposo finito choquen de frente a la velocidad de la luz; tendrías que trasladarte a un universo diferente: uno donde las leyes de la física son diferentes.
Caso DOS: Los dos objetos no tienen masa en reposo
Ahora este caso es extraño, puede preguntar; ¿Qué objetos no tienen masa sino que viajan a la velocidad de la luz? ¡La respuesta es la luz misma! O para reformularlo; La partícula de luz: la FOTÓN.
El fotón es una partícula sin masa que viaja a la velocidad de la luz (porque bueno, es la luz misma).
Entonces, ¿qué pasaría cuando dos fotones chocan de frente?
Por lo general, absolutamente nada. El electromagnetismo es lineal, lo que significa que el resultado de hacer algo con dos fotones es la superposición de los resultados de hacer algo con cada uno individualmente. Según ese razonamiento, dado que un fotón por sí solo sigue su propio camino alegre, entonces dos fotones, incluso si se acercan entre sí, simplemente siguen sus respectivos caminos felices sin interactuar en absoluto.
Sin embargo, ¡el universo no es solo electromagnetismo! También tenemos partículas cargadas, y “cargado” significa “interactúa con los fotones”. Por lo tanto, los fotones empujan las partículas cargadas alrededor. Eso significa que los fotones pueden interactuar indirectamente: el primer fotón empuja la partícula, la partícula se mueve a un lugar nuevo, la partícula interactúa con el segundo fotón.
Además, si tiene un fotón con suficiente energía (o un número suficientemente grande de fotones con menor energía), los fotones pueden crear partículas cargadas. Supongamos que se necesita un fotón con energía E para crear una partícula cargada. Si tenemos dos fotones cada uno con energía E / 2, entonces, si se acercan entre sí, podríamos crear una partícula cargada donde esto no habría sucedido con ninguno de esos fotones solo.
Toma un mucha energía para que esto suceda. Para crear un electrón necesitas un fotón con una longitud de onda de
que es bastante pequeño: aproximadamente una centésima parte del diámetro de un átomo. La luz visible está en el rango de alrededor de 6 × 10−7 m, por lo que necesita una longitud de onda diez mil veces menor, lo que significa diez mil veces más energía que la luz visible.
Si los fotones están creando partículas cargadas, entonces pueden interactuar indirectamente sin que haya cargas flotando antes de ello. Eso hace que parezca que están interactuando directamente porque no hay un asunto obvio flotando mediando la interacción.
En el caso de que se creen las partículas cargadas, median una interacción fotón-fotón, y luego se destruyen, esas partículas se denominan partículas virtuales .
HECHO DIVERTIDO: ¡Esto puede suceder incluso si los fotones no tienen suficiente energía para crear las partículas! La conservación de energía puede ser violada por una cantidad ΔE si la interacción solo dura el tiempo Δt≈ℏ / ΔE, en términos generales.
Fuentes:
¿Qué sucede cuando dos fotones chocan entre sí, de frente, en el punto muerto?