¿Cuál es la forma y el volumen de un fotón?

¡Hola, una pregunta a la vez! 😉

Hay bastantes animaciones agradables de ondas EM en la Web, pero por supuesto son dibujos de abstracciones: los campos eléctricos y magnéticos no son líneas onduladas que oscilan en sentido transversal a la dirección de propagación, son campos invisibles que llenan todo el espacio cercano, cuyo la fuerza oscila sinusoidalmente con el tiempo y la posición. Entonces, lo que debería visualizar es probablemente imposible de visualizar literalmente , aunque algunas personas afirman poder visualizar espacios matemáticos en muchas dimensiones …

El tamaño y la forma de un fotón todavía tienen algún significado, en gran medida en términos de lo que constituye el “espacio cercano”. Primero pensemos en la ” longitud ” de un fotón a lo largo de su dirección de movimiento: a medida que el fotón pasa por una ubicación dada en el espacio, hay un momento antes del cual no sucede nada, un momento en que un hipotético observador nanoscópico comienza a ver EM oscilante campos, un momento en que esos campos alcanzan una amplitud máxima, un momento en que comienzan a desvanecerse y un momento en que todo vuelve a desaparecer. Mirando una “instantánea” de la onda EM que pasa, esto podría representarse como un “paquete de onda” con el mismo comportamiento en función de la posición en un momento dado.

Los láseres se pueden manipular para producir pulsos agudos únicos de incluso menos de una longitud de onda completa, en cuyo caso “la longitud de onda” está mal definida. Podemos debatir si un solo fotón puede tener esta propiedad o si requiere una superposición de muchos fotones. Sostengo que una superposición de muchos fotones es un fotón.

En el otro extremo, la representación convencional (poco realista) de un fotón es una ” onda plana “, que se extiende hasta el infinito en todas las direcciones, ha estado pasando para siempre y continuará haciéndolo para siempre. No existe tal cosa en el mundo real, por supuesto, pero es una aproximación elegante ( es decir, simple).

Lo que me lleva a la otra parte de “tamaño y forma”: la extensión transversal del fotón. Esto casi siempre se trata en la aproximación de onda plana, donde los campos EM no dependen en absoluto de la posición perpendicular a la dirección del movimiento; se extienden hasta el infinito en esas direcciones. Eso es tonto, por supuesto; un láser sale de una abertura de diámetro finito y luego se extiende lateralmente de acuerdo con el principio de incertidumbre. Si pensamos en un láser como una gran cantidad de fotones coherentes, cada uno de estos fotones se “extiende” a medida que viaja, lo que significa que la distribución de probabilidad de dónde se detectarán los cuantos individuales completos en un experimento se amplía a medida que uno se aleja del apertura láser, pero por supuesto, nunca se detecta solo una parte de un fotón, como tampoco se puede detectar parte de un electrón. (¡Bienvenido a la mecánica cuántica!)

Solo unas pocas personas han intentado lidiar con las consecuencias detalladas de la extensión lateral finita de los fotones, AFAIK. No es trivial

Los fotones son partículas puntuales sin subestructura por lo que hemos podido determinar.

Los fotones tienen impulso y giro, sin masa ni carga. El giro se manifiesta en su polarización. Puede pensar en esto como dos fotones diferentes que pueden intercambiarse girándolos 90 grados alrededor del eje en el que van.

La holografía cuántica se ha utilizado para crear una imagen de un solo fotón. (Aunque eso requirió muestrear varios fotones idénticos uno a la vez). Al no ser físico, diferiré a aquellos que sean físicos para explicar la importancia de este experimento. La imagen de la izquierda es el holograma.

Recuerdo la forma predicha de ‘Cruz de Malta’, pero no recuerdo quién la predijo.

Facultad de Física Universidad de Varsovia. “El nacimiento de la holografía cuántica: ¡Hacer hologramas de partículas de luz individuales!”. Ciencia diaria. ScienceDaily, 18 de julio de 2016. < http://www.sciencedaily.com/rele …>.

Creo que te estás imaginando la curva sinusoidal demasiado literalmente. Un fotón no tiene masa. Un fotón tiene una función de onda (cuántica), que es la distribución probabilística de la presencia del fotón en una posición dada (amplitud de probabilidad). Algo así como el electrón tiene propiedades de masa y onda. Cada electrón “vibra” (buena analogía) con su función de onda. La mecánica cuántica parece sugerir que casi todo en el universo tiene esa función de onda. Por lo que sabemos, la propiedad de la materia llamada masa podría ser una cierta frecuencia de oscilación.

Un fotón es una partícula elemental, el cuanto de luz y todas las demás formas de radiación electromagnética, y el portador de fuerza para la fuerza electromagnética, incluso cuando está estática a través de fotones virtuales.

Aún no se ha visto un fotón, una de las partículas más pequeñas.
Nuestros ojos, como cualquier otro instrumento óptico, pueden detectar fotones … pueden no ser capaces de verlos. Son demasiado pequeños y demasiado rápidos para ser vistos y vistos (menos de 0.1 fm de tamaño y tan rápidos como los más rápidos). Al igual que cualquier otra partícula subatómica o elemental, se estudian por su efecto y no por su apariencia.

Otro problema para verlos es que conocemos su velocidad con precisión (299,792,458 metros / seg). Esto traería una incertidumbre infinita en su posición … gracias a Heisenberg y su principio de incertidumbre … y sin mencionar la interpretación de probabilidad de Born.

A partir de las aplicaciones de la mecánica cuántica, podríamos decir que no tendrá ninguna de las formas descritas. Tiene un giro de 1, lo que significa que se vería similar a antes solo después de un giro de 360 ​​grados (porque la mayoría de las formas mencionadas anteriormente tienen giro 2, ya que se ven exactamente iguales después de un giro de 180 grados). Incluso no sabemos si todos los fotones se parecen o si su forma está influenciada por sus frecuencias.

Probamos su existencia y los detectamos cada vez que experimentamos a nivel microscópico donde la luz interactúa con partículas … como en el efecto fotoeléctrico (y la excitación de electrones, otro ejemplo más).

Aunque hay afirmaciones de que algunos visualizan fotones, la comunidad científica aún no ha confirmado y aceptado.

Pero las cosas no siempre se ven. Podemos sentirlos. ¿No es eso lo suficientemente maravilloso …? La transmisión brillante de la belleza que nos rodea se transmite a nuestros cerebros por ellos … A veces las cosas son para disfrutar y no preocuparse por la comprensión … esa es la pura verdad de la vida.

Los fotones son paradójicos. Comienzan una ubicación particular, por ejemplo, cuando el átomo cae entre estados de energía, viajan a través del espacio como una unidad indivisible y luego son absorbidos por otra partícula en un solo golpe. Son unidades discretas. Actúan como si tuvieran una extensión espacial porque se comportan como una onda que tiene una longitud de onda específica. Sobre la base de estos comportamientos es posible imaginar que tienen una extensión espacial. Sin embargo, en el sentido ordinario, no tienen una extensión espacial en la forma en que (por ejemplo) un pastel de chocolate volando más allá de tu cabeza tiene una extensión espacial. No se pueden dividir. No se puede ver la forma física de un solo fotón de ninguna manera. Cualquier interacción con un fotón es con todo el fotón, no con sus lados frontal, posterior, izquierdo o derecho. Hay probabilidades de que los fotones interactúen en diferentes lugares que tienen formas bien definidas, pero esto es diferente de la forma de un fotón individual.

Sería mejor pensar en las propiedades espaciales de un fotón como propiedades matemáticas abstractas en lugar de como la forma física real del fotón. Un fotón es una entidad cuántica y simplemente no encaja en nuestras intuiciones del macro mundo.

Visualice un fotón como dos partículas cargadas unidas electrostáticamente que giran alrededor de un eje común a medida que se mueven a través del espacio a la velocidad de la luz. Dejame explicar:

Einstein demostró que un fotón puede comportarse como una partícula como en el efecto fotoeléctrico, así como comportarse como una onda como en el experimento de doble rendija. De Broglie fue uno mejor: las partículas en movimiento muestran el comportamiento de las ondas como en la interferencia electrónica producida por el experimento de doble rendija utilizando electrones. Esto implica que los fotones son partículas que tienen características de onda.

Algunas personas preguntan: ¿qué está saludando? La respuesta simple es partículas cargadas que constituyen la partícula de fotones. Además, ¿qué da origen al campo eléctrico y a los componentes del campo magnético de la onda? Obviamente las partículas cargadas dan origen al componente del campo eléctrico; y su movimiento genera el componente del campo magnético. Es sinusoidal porque las partículas son partículas cargadas positivas y negativas que giran.

Así que puedes imaginar que el fotón son dos pequeñas partículas cargadas eléctricamente unidas por las fuerzas electrostáticas entre ellas y están girando a una velocidad dada por su frecuencia. La luz no polarizada girará en todas las direcciones, etc.

Otra prueba de la mecánica clásica es que la energía cinética de una partícula en movimiento está dada por KE = 1/2 mv ^ 2. Si esa partícula es un fotón, entonces KE = 1/2 mc ^ 2 y la energía total es E = mc ^ 2. Por lo tanto, la otra mitad es energía interna porque la energía total = energía interna + energía cinética. Solo las partículas pueden tener energía interna y esa energía es la de las partículas constituyentes y su giro.

El mito de que la masa en reposo de un fotón es cero se deriva del hecho falso de que los fotones son ondas que no pueden tener masa. Pero las ondas son continuas y los fotones están cuantificados, lo que respalda el hecho de que los fotones son partículas que deben tener masa.

Otra contribución a la idea sin masa es que cuando se estaba desarrollando el Modelo Estándar, descubrieron que sus ecuaciones fallan si sus partículas, incluido el fotón, tenían la masa que tienen. Entonces, si se suponía que no tenían masa, las ecuaciones funcionan. Sin embargo, ¿cómo obtienen masa algunas de estas partículas? Ingrese el campo de Higgs y el bosón de Higgs. Usted ve, estos fueron una solución a una anomalía, es decir, no tienen base en la realidad.

Un fotón es una cantidad cuántica de momento angular, sin embargo, cualquier detector solo puede detectar cuantos, de todos modos. Los detectores funcionan porque los iones tienen posiciones de valencia vacías para los electrones. A través del efecto fotoeléctrico, el momento angular del fotón se acumula en una posición de valencia hasta que se forma un electrón completo. El momento angular del fotón puede provenir de piezas de muchos fotones diferentes, pero es la cantidad completa de electrones del momento angular que abandona la posición de valencia y se convierte en parte de un circuito de detección electrónica.

Hay numerosas formas que puede tomar un solo fotón ya que su momento angular se transmite a través del espacio. Además, a medida que un fotón se expande a través del espacio, parte de su momento angular será absorbido por la materia mientras que el resto continúa a través del espacio.

La ciencia moderna no considera a los fotones como una unidad, pero lo son y la unidad es igual al momento angular por la velocidad. Además, la unidad de luz debe ser la unidad de frecuencia de fotones. Los fotones son causados ​​cuando el momento angular, por ejemplo un electrón, se saca del revés (algo así como las palomitas de maíz de un grano de maíz) de un átomo y su momento angular sale volando por el espacio en c. La luz es la frecuencia a la que se producen los fotones. Cuando los átomos reciben la luz, el área de superficie de la luz que golpea el átomo pierde velocidad y se manifiesta como energía. Es el momento angular de la luz que llena una posición de valencia y produce un electrón. La energía reunida es la cantidad de constante de Planck.

Se produce fotón: phtn = h * c
La luz se produce: ligt = phtn * freq
La energía de la luz se recibe en el átomo: ligt / c = enrg

La forma de un fotón cuando se produce en un átomo es un cardioide tubular en expansión. A partir de ahí, se pueden aplicar todo tipo de distorsiones.

Los fotones no tienen forma, son partículas sin masa. Son solo paquetes discretos de energía electromagnética.

Todo lo que viaja a la velocidad de la luz tiene longitud cero. Esto hace aún más difícil predecir la forma del fotón (incluso si tuviera una).

Saludos 🙂

Hablemos de lo que la teoría del todo de Gordon dice lo que es un fotón primordial ideal: (Los fotones primordiales ideales se crearon en el momento del big bang y proporcionan la estructura de energía interna ideal básica de un fotón en términos matemáticos).

1. Los fotones no son partículas puntuales (por cierto, ninguna partícula es puntual, una partícula es creada por energía y todas las partículas tienen un punto central asociado con su región de energía).
2. Los fotones no son infinitos, tienen un límite en el que su energía está contenida. (Por cierto, las partículas que contienen masa no tienen un límite)
3. Un fotón ideal tiene un diámetro direccional a lo largo de la dirección de su movimiento. El diámetro direccional es la longitud de onda del fotón.
4. El límite periférico ideal de un fotón es circular alrededor del diámetro direccional, donde el diámetro del círculo también es el mismo que la longitud de onda del fotón.
5. El límite inicial y final tiene la forma de un cono de 45 grados con el punto del cono orientado hacia la dirección del movimiento.
6. Los fotones son partículas G1, lo que significa que contienen energía E1 (consulte este documento sobre el modelo Gordon y la jerarquía de energía: “¿Por qué el LHC no puede encontrar nuevas matemáticas?”)

Básicamente, el fotón primordial ideal tiene la forma de un cilindro donde el eje central se desplaza hacia adelante para formar un ángulo de 45 grados con respecto a sus lados radiales.

Dado que la Teoría del todo de Gordon solo se ha elaborado a partir de sus dos postulados primordiales, no puedo decir si todo sigue igual para los fotones que se liberan de las partículas de materia. Sin embargo, el mecanismo de cómo un fotón posee sus campos eléctricos y magnéticos debe ser el mismo.

Este material sobre fotones se presenta en los capítulos 4–6 de mi libro. Pero también tendría que leer el capítulo 1-3, ya que la Teoría de todo de Gordon deriva todo de dos postulados primordiales. Completa los cimientos faltantes sobre los que se debe reconstruir toda la física.

Un fotón es un corpúsculo de luz o radiación similar. Es la partícula-materia 3D más básica. Tiene un núcleo de materia 3D en forma de disco (esferoide segmentado), rodeado de distorsiones de onda EM en el medio universal circundante. El núcleo de materia 3D de un fotón gira alrededor de uno de su diámetro. La velocidad de giro de un fotón es proporcional a su contenido de materia en 3D y se mueven a la velocidad lineal más alta posible por medio universal.
Los tamaños radiales de los núcleos de materia 3D de todos los fotones son idénticos. El grosor periférico de los segmentos (en la región ecuatorial) es proporcional a su contenido de materia en 3D. La forma y el volumen de la región distorsionada del medio universal, que rodea el núcleo de materia 3D de los fotones, difieren para adaptarse a los parámetros del núcleo de materia 3D. ver: Capítulo 4 de ‘MATERIA) (reexaminado)’ y archivo de impresión electrónica viXra.org, viXra: 1312.0130, Naturaleza de la luz

Piotr agradece tanto por una respuesta tan bien articulada y más importante bien ilustrada que eso es lo que solicitó el OP.

este no es el valor de mis dos centavos, sino que me disgusta cuando la gente pregunta una respuesta sin publicar la suya, por lo que tiendo a repetir mis comentarios en la parte de otra respuesta que me confundió. La cita a continuación es con respecto a otro anser ya que yo mismo veo los fotones como toroides 4 dimensiones o esferas 4D. Piotr cualquier idea más simple sobre esto, ya que sus respuestas son sinceramente un poquito sobre mi gran cabeza 😛

Tengo una cabeza del tamaño de XXXL, ¿una maldición de nacimiento tal vez?

Obtuve mi título en QM de semiconductores, por lo que agregamos frecuencias puras simples para crear una nota de violín en un laboratorio de primer o segundo año mientras estudiamos sintetizadores musicales en Inglaterra y si tomamos luz blanca a través de un prisma y lo dividimos en diferentes colores, por lo tanto, frecuencias diferentes, ¿energías diferentes ?, ¿hemos dividido un solo fotón porque eso no desafía la cuantización de la energía o simplemente se desintegra de nuevo a la energía y frecuencia individuales de modo que 3 dividido por 3 ahora son 3 × 1? (3X1 para simplicidad, pero obviamente para aquellos con un fondo de física fh = E así que para simplificar, h = 1 y 3 = n pnotones (N frecuencias) +1)

Bueno, no puedes visualizar el fotón como la gravedad, no puedes ver la gravedad pero sabes que está allí.

La existencia de fotones fue confirmada por el efecto FOTOELÉCTRICO del experimento que también justificó la naturaleza dual de la luz, es decir, la onda-partícula.

La masa en reposo de los fotones es cero.
Los científicos todavía están tratando de encontrar más sobre el fotón.

La luz es amorfa, es decir, en forma de onda, o en partículas, dependiendo de cómo la veas. La forma en que lo ve también determina su forma, es decir, como una idea matemática similar a un punto o como una idea sensual similar a una bola.