¿Cuál es la vida de un fotón y puede disiparse?

Espejos superconductores de cobre cubiertos por una fina capa de niobio. Estos espejos pueden almacenar fotones de microondas hasta una décima de segundo

(Imagen: Michel Brune)

Por primera vez, el nacimiento, la vida y la muerte de un solo fotón, una partícula de luz, se han “observado” en tiempo real.

Anteriormente, los científicos estaban restringidos a miradas momentáneas porque el simple acto de medición absorbía y destruía las delicadas partículas cuánticas.

Ahora, Serge Haroche y sus colegas de la École Normale Supérieure en París, Francia, han logrado rastrear fotones durante una vida útil promedio de 0.13 segundos, el tiempo suficiente para que un fotón viaje una décima parte del camino a la Luna.

En el corazón de su notable logro se encuentra una pequeña cavidad en forma de caja, amurallada con espejos superconductores ultrareflectantes, que se enfría a solo 0.5 ° por encima del cero absoluto (-273.15 ° C). Los fotones aparecen y desaparecen aleatoriamente dentro de la cavidad debido a pequeñas fluctuaciones de energía en el espacio que hacen que las partículas cuánticas parpadeen dentro y fuera de la existencia. Sin embargo, una vez allí, el fotón queda atrapado, rebotando miles de millones de veces entre las paredes espejadas antes de que se descomponga.

Atrapado y aniquilado

Para observar el fotón, los investigadores pasaron los átomos de rubidio a través de la cavidad, uno a la vez. Un solo átomo de rubidio no puede absorber un solo fotón, porque el fotón no es el paquete de energía correcto para impulsar el átomo de rubidio a un estado de energía diferente.

Sin embargo, el campo eléctrico del fotón cambia ligeramente los niveles de energía del átomo en una cantidad medible (una vez que el átomo ha emergido), que el equipo usó para determinar si había fotones atrapados.

“Esto no se realiza a expensas de la energía del fotón, por lo que si se detecta uno, todavía está allí para los sucesivos átomos de rubidio, lo que nos permite rastrearlo”, dice Haroche. “Una señal típica tiene una secuencia de átomos en un nivel de energía, lo que significa una cavidad vacía, interrumpida repentinamente por átomos en otro nivel de energía, señalando el nacimiento de fotones. Más tarde, un salto en la dirección opuesta señala la aniquilación de fotones “.

“Este es un logro fundamental muy importante ya que nadie ha visto un fotón por segunda vez”, dice Ferdinand Schmidt-Kaler de la Universidad de Ulm en Alemania. “También tiene implicaciones significativas para el campo en rápida evolución de la computación cuántica”.

La computación cuántica se basa en la transferencia de qubits (bits cuánticos de información) entre diferentes estados de energía para acelerar enormemente los cálculos. Según Schmidt-Kaler, los resultados demuestran que una corriente de qubits atómicos puede controlarse completamente por el estado qubit de un fotón atrapado, un logro notable, ya que tales operaciones son fundamentales para las computadoras cuánticas.

Referencia del diario: Naturaleza (vol 446, p 297)

A .: Nada y no.

“La vida de un fotón” suena como un místico profundo … nada: los fotones no tienen marco de descanso (de referencia) y, por lo tanto, no tienen tiempo propio (“adecuado”) en el que tener una vida. Además, el único evento en la vida de un fotón es su creación; el resto de su vida interactúa con nada más … hasta que finalmente interactúa con otra cosa, momento en el que se absorbe y deja de existir. Ah, y dado que ningún fotón puede tener un marco de referencia de “reposo” (en el que estaría en reposo), tampoco tiene un “tiempo adecuado” para “experimentar” algo: toda la vida de un fotón sucede a la vez a un fotón (Lo cual no es muy discordante, ya que … el único evento en la vida de un fotón es su creación).

A su vez, “disipar” es una palabra utilizada para conjuntos de cosas, no para cosas individuales. Un sonido puede disiparse, ya que es el movimiento colectivo de un conjunto de partículas; una sola molécula de aire no se disipa. Tampoco puede un fotón. Todo lo que puede hacer un fotón es emitirse (en cuyo caso se crea en el acto de emisión) y absorberse (en cuyo caso deja de existir). “No hay mucho que destacar”.


Vea también mi respuesta a “Si un fotón no experimenta el tiempo, ‘presencia’ el fin del universo. Sin embargo, cuando se absorbe, deja de existir. ¿Significa esto que durante el período de nuestro tiempo que existió fue como un “pedazo de futuro” que aparece en nuestro tiempo?

Los modelos de luz aceptados tienen varias inconsistencias con esta pregunta.

El modelo STOE (el mío) no. STOE sugiere que las escalas de tamaño tengan analogías con nuestra escala de tamaño. El universo es uno, por lo que la “vida” es una analogía del progreso de un fotón a través del tiempo. Sí, la STOE acepta que la luz es un fotón, no una onda. Se han realizado 2 experimentos de difracción e interferencia que rechazan el modelo de onda de la luz. Este modelo del fotón sugiere que el desplazamiento al rojo de las galaxias es predominantemente el de los fotones que se “disipan”, ya que reducen su energía a medida que viajan. Esto puede compararse con los modelos más antiguos de “luz cansada”. Pero el modelo STOE tiene una correlación más alta con las distancias Cefeidas que el modelo estándar.

Vea mi perfil para enlaces a los documentos.

La “vida” de un fotón es, desde la perspectiva del fotón, inexistente. Para el fotón, el tiempo de su creación es = el tiempo de su absorción. Nunca experimenta el tiempo.

Para los observadores de un fotón, hay tiempo entre la emisión y la absorción del fotón. Y la “vida” de un fotón es, desde nuestra perspectiva, el tiempo que tardó en viajar entre la emisión y la absorción.

Sin embargo, los fotones no se disipan. Se estiran (su longitud de onda) a medida que experimentan la expansión del universo y se desplazan hacia el rojo (longitud de onda más larga) hasta que se vuelven prácticamente invisibles.

Piensa en esto, de esta manera.

Desde una perspectiva científica, un fotón viaja a la velocidad de la luz en el vacío del espacio.

También se cree que a la velocidad del tiempo de la luz se detendría por completo para este fotón.

Esto significaría que un fotón debería volverse inmortal cuando el tiempo se detenga y, por lo tanto, durar toda la eternidad.

Si no, en algún lugar a lo largo de esta línea del infinito, estamos perdiendo el punto.

Teniendo en cuenta el colapso de la función de onda, un fotón puede viajar a través de la inmensidad del espacio durante miles de millones de años para finalmente ser absorbido por otro sistema, como la retina del ojo o la hoja de un árbol.

Y según Einstein, esos miles de millones de años para el fotón simplemente habrían durado y se sentirían como un abrir y cerrar de ojos. Lo que significa para el fotón que su viaje completo se habría sentido instantáneamente.

Pero, por el contrario, un día podríamos descubrir que una mera fracción de segundo para un fotón puede parecer durar toda la vida.

Mucho de lo que sabemos de la ciencia hoy en día, como el tiempo, el espacio y la energía, se basa en especulaciones, pero especulaciones basadas en lo mejor de nuestras habilidades.

La lección más importante que debe aprender es nunca dar nada por sentado, sino aún más darse cuenta de que, pase lo que pase, nada es inamovible.

Nuestra comprensión de literalmente todo puede cambiar en un abrir y cerrar de ojos.

Pero por ahora solo podemos hacer uso de los conocimientos actuales disponibles para nosotros lo mejor que podamos, sin embargo, siempre debemos permanecer escépticos sin soltar ni un momento.

Los fotones no se descomponen. Sus únicas interacciones deben ser creadas enteras o completamente absorbidas. Un haz de muchos fotones puede disiparse a medida que algunos de ellos son absorbidos. Y, por supuesto, se “extienden” a medida que se alejan, como cualquier haz de linterna.

La vida despreocupada de un fotón real comienza cuando sus mono-cargas constituyentes se unen a la velocidad c y la frecuencia de rotación f en un plano de polarización que incluye la dirección del viaje relativista del fotón. Esas mono-cargas relativistas proyectan fuerzas magnéticas inducidas y eléctricas a medida que viajan. Per: MC Physics- Modelo de un fotón real con estructura y masa ”, un artículo de la categoría de física de partículas de alta energía viXra, http://vixra.org/pdf/1609.0359v1

Vea un tema similar sobre los mecanismos de pérdida de energía para un fotón hasta su absorción total: ¿cómo pierde energía un fotón?

Tienden a creer en una versión de las ideas de fotones corpusculares de Newton. El fotón primario en la frecuencia de fondo cósmico de microondas se combina con otros fotones para hacer fotones más masivos en las frecuencias más altas. La pregunta es qué forma un fotón y luego qué lo compone y qué lo compone. Los fotones se combinan y ayudan a comprender las otras partículas, etc.

Como si estuviéramos compuestos de estrellas y partes de nosotros eran partes de otra persona u otra cosa y nos convertiremos en parte de otra persona o de otra cosa.

El fotón es uno de los cuantos de luz, es una propiedad similar a la partícula de la luz, es muy estable, es energía = hf, donde h es constante de Planck yf es la frecuencia de la onda de luz. Si choca con la materia, podría expulsar un electrón o lo excita a un estado superior, depende de su energía.

Infinito, siempre que no interactúe con nada. Y las interacciones son la única forma en que puede cambiar.

Por disipar, ¿te refieres a una especie de dispersión y se vuelve más tenue, como un rayo de luz? Eso no es posible para un fotón, solo para una colección de ellos.

Uno de los requisitos principales para la descomposición es el tiempo. Se necesita tiempo para que todo decaiga. Si no tienes tiempo, es decir, el tiempo no funciona para ti, no puedes decaer.

Los fotones no tienen el lujo del tiempo. Un reloj que se mueve a la velocidad de la luz (en el vacío) no “marcará”.

El fotón no vive en el sentido típico que usamos para la vida. Sin embargo, cuando su energía es absorbida resistirá cualquier intento de detectarla por segunda vez. Si se detecta la segunda vez, demostraría que la teoría de la conservación de la energía es incorrecta.

la materia y la energía no pueden crearse ni destruirse, simplemente transformarse. los fotones no se disipan, transfieren allí energía a las partículas circundantes hasta que finalmente no queda ningún fotón o allí a una longitud de onda tan minúscula que no podamos detectarlos.

More Interesting

¿Cómo puede un cierto tipo de materia, como nuestro cerebro, tener conciencia mientras que otros (digamos una piedra) no pueden (mientras todos están hechos de las mismas partículas fundamentales)?

¿Es posible que la energía se combine específicamente (de algún modo cuantificado) para formar partículas?

Si siguen aumentando la cantidad de megapíxeles en los teléfonos, ¿podremos acercarnos para ver partículas subatómicas o planetas distantes?

Si asumimos que los ciclos de vida estelares persisten en la distribución aproximada que observamos actualmente, ¿cuál es el estado propio de la tabla periódica?

¿Cuál es la historia de la búsqueda de pentaquarks?

Cromodinámica cuántica: ¿cuáles son las posibilidades de que existan realmente las bolas de pegamento?

En el efecto fotoeléctrico, ¿el fotón tiene un tamaño menor que un electrón, ya que se dice que un fotón expulsa solo un electrón?

¿Puede una partícula subatómica morir de forma natural, lo que significa que eventualmente perderá toda su energía?

¿Por qué las partículas siguen apareciendo dentro de una aspiradora?

¿Cómo convierte una computadora los electrones en una interfaz utilizable?

¿Qué es la materia de Quark?

¿Cómo cambia la masa de una partícula cuando se acerca a la velocidad de la luz?

¿Las partículas virtuales están interconectadas con la incertidumbre de Heisenberg, la noción de que no se puede saber simultáneamente que un campo tiene energía cero y tasa de cambio cero?

¿Por qué se llama modelo 'estándar'?

¿W, Z y fotón tienen una estructura interna? Si no, ¿cómo pueden descomponerse en otras partículas?