¿De qué están compuestos los fotones? ¿Y por qué se describen como sin masa?

En primer lugar, solo se puede hacer la pregunta “físicamente de qué está hecho X” hasta cierto punto. Considere este diálogo hipotético:

“Físicamente, ¿de qué está hecha una mesa?”
“Madera”
“Físicamente, ¿de qué está hecha la madera?”
“Celulosa de las paredes celulares de las células vegetales muertas”
“Físicamente, ¿de qué está compuesta la celulosa?”
“Es un polímero, que consiste principalmente en carbono”
“Entonces, físicamente, ¿de qué está compuesto el carbono?”
“Bueno, se compone de protones, neutrones y electrones, así como mesones pi virtuales”
“Físicamente, ¿de qué están compuestos esos ?”
“Los electrones no parecen estar compuestos de nada. Los demás están formados por quarks y gluones”
“Entonces, ¿de qué están hechos esos?”
“No sabemos, los consideramos fundamentales”
“Pero quiero saber de qué están hechos”
“Lo siento, amigo, no puedo ayudarte allí” se escapa

Ver, en un punto, la pregunta “físicamente, de qué está hecho X” pierde todo significado. Uno podría ir más allá en el diálogo anterior e incluir la teoría de cuerdas, pero en el momento en que alguien pregunta de qué están hechas las cuerdas, llega al mismo punto muerto.

Sin embargo, un fotón no es “solo” un paquete de energía.

Campo electromagnético, eso es. Un fotón puede considerarse como una perturbación (como una onda) en el campo electromagnético, que está detrás de escena para sus fuerzas eléctricas y magnéticas.

La forma QFT de verlo es como una “excitación” en un campo de fotones. En la teoría de cuerdas, es solo una cuerda vibrante.

O simplemente puede verlo como un paquete de energía. Más exactamente, un paquete que tiene energía. Después de todo (a diferencia de los dibujos animados), no existe tal cosa como “energía pura”: la energía tiene que venir de alguna forma, vinculada a cierta cantidad física. Se dice que una pequeña región del espacio que tiene ciertas propiedades y energía [matemática] E [/ matemática] contiene un fotón de energía [matemática] E [/ matemática]. Lo que es el fotón no es realmente relevante (ni responde). Todo lo que necesitamos es el conocimiento “aquí yace un fotón, con energía [matemáticas] E [/ matemáticas] e impulso [matemáticas] \ vec p [/ matemáticas]” para analizar la situación físicamente. Bueno, no exactamente, también necesitamos conocer la función de onda, pero eso es solo si quieres analizar un fenómeno mecánico cuántico.

[matemática] E = mc ^ 2 [/ matemática]: La [matemática] m [/ matemática] en esa ecuación es la masa relativista. Y sí, los fotones tienen masa relativista, aunque no tiene mucha importancia. Un contenedor (con paredes internas plateadas) que tenga una luz que rebota en él tendrá un poco más de masa que un contenedor idéntico sin luz. Un mejor ejemplo es que una linterna pierde masa con el tiempo. La ecuación nos dice que la energía y la masa son lo mismo, y no deben considerarse por separado (ya que conduce a confusiones como la suya). No es “la masa lleva energía”. Es “la masa es energía, la energía es masa”. Si quieres pensar en [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas], debes dejar de mirar la energía y la masa para que sean cantidades separadas.

Sin embargo, el fotón tiene masa en reposo cero. La masa en reposo, en relación con la masa relativista, es: [matemática] m_0 = m \ sqrt {1- \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}} [/ matemática], y es la masa de un objeto en su reposo marco (es decir, cuando está en reposo). Los fotones no tienen un marco de descanso (ya que viajan en [math] c [/ math] en todos los marcos), por lo que la masa en reposo se toma como cero (también se puede obtener de la fórmula anterior).

Los fotones están hechos de cuerdas vibrantes de energía con helictitas diestras y zurdas, por lo tanto, muestra un giro cero.

A continuación se muestra un extracto del manuscrito titulado “Teoría de las singularidades y las partículas espaciales (SP): la estructura fundamental de las partículas subatómicas) que el autor acaba de presentar en el International Journal for Theoretical Physics (Mahmoud Nafousi). Para obtener la copia completa, envíe un correo electrónico [correo electrónico protegido] .

Debajo está el extracto

A) Quanta de energía (E Quanta, para una sola cadena de energía, E quantum).

E quanta son cadenas elementales idénticas de energía vibrante que se mueven a la velocidad de la luz. Se mueven en momento angular lineal o rotacional (orbital). Cada cuántica E tiene helicidad (un momento angular de giro (giros para zurdos (LR) o diestros (RL)) que no depende de su vibración o momento angular orbital. Hay cantidades iguales de energía LR y RL en el universo. El número total de E quanta y su helicidad se conservan.

Como referencia de la literatura actual: “La helicidad de una partícula es diestra si la dirección de su giro es la misma que la de su movimiento. Es zurdo si las direcciones de giro y movimiento son opuestas. La helicidad es solo la proyección del giro en la dirección del momento lineal. La helicidad se conserva ”. Para nuestros propósitos, nos referimos a Helicity solo para indicar el giro LR o RL de cada cuanto de energía.

Un número variable de estos E quanta con momento angular lineal se unen para formar diferentes fotones con varios niveles de energía, de ahí la ley E = h * f donde E es la energía, h es la constante de Planck (o una sola cadena de energía) y f es la frecuencia (es decir, el número de cadenas en el fotón).

Entonces, las diversas frecuencias de cualquier fotón están determinadas por el número de E Quanta vinculados / unidos en una estructura similar a una cadena. Esto explica por qué todos los fotones de diferentes frecuencias / vibraciones viajan a la velocidad constante de la luz.

Básicamente se reduce a la cuantización. Imagine un plano con baches parejos, cada golpe esencialmente una partícula clásica. No es que la energía no se pueda dividir más, solo medimos un detector de ondas y buscamos protuberancias, también conocidas como excitaciones de campo o una partícula de bosón. Todo el resto se expulsa partículas imaginarias de corta duración, también conocidas como excitaciones de campo que no son lo suficientemente pesadas como para agarrar el espacio-tiempo y tal vez se convierten en pequeñas ondas de campo gravitacional. Si los gravitones realmente existen, pueden ser más desplazados negativamente en el espacio-tiempo que lo que usted define como energía. Lo importante es que medimos como ocurrencias de picos de onda de funciones de probabilidad. Lo que eso significa es que la energía no es simplemente la capacidad de hacer una cantidad de trabajo, sino la posibilidad de cargar un campo localmente a intervalos de tiempo recurrentes. También se considera una cadena de información con una longitud distinta de cero. Si se cargan muy ligeramente, se disuelven como partículas imaginarias, en el otro extremo, los isótopos de radio. Ahora va a pedir una aclaración sobre qué es la información. Supongo que no es más que un tipo de antipartícula localizado para cuantificar el espacio-tiempo mismo. Así como había más materia que antimateria, la cantidad finita de energía parece tener un espacio-tiempo aparentemente infinito. La aniquilación no produce más que el efecto de arrastre de fotogramas, ya que cualquier información funciona como un agujero negro para el espacio-tiempo, pero afaik no aumenta su magnitud. Algo interesante, la antipartícula para la información física (cualquier cosa) es literalmente la falta de cualquier forma dada, el vacío en sí mismo.

En cuanto a la primera pregunta, solo puedo decir que la energía es energía. Esto plantea la pregunta, “¿Qué es la energía?” Una buena respuesta a esto está en The Feynman Lectures on Physics. Feynman nos dice que “… en física hoy, no tenemos conocimiento de qué es la energía”. Continúa diciendo que sabemos cómo calcular su valor para una gran variedad de situaciones, pero más allá de eso, es solo una cosa abstracta que tiene Solo una propiedad realmente importante. Si sumamos todos los valores antes de que algo suceda y luego los sumamos después de que suceda, los dos valores serán exactamente iguales. (Debemos asegurarnos de incluir todos los objetos afectados). Esta es la ley de conservación de la energía.

Y en cuanto a la falta de masa del fotón, solo su masa en reposo es cero. Y la cantidad obtenida por nosotros dividiendo su energía entre [matemáticas] c ^ 2 [/ matemáticas] es su masa relativista, que es solo una cantidad matemática útil.

Y finalmente, en cuanto al fotón en sí, yo mismo no sé qué es exactamente un fotón , pero puedo decirle que es una cantidad que nos ayuda a describir la propagación de la interacción electromagnética. Según el modelo estándar de física de partículas, para cada interacción fundamental, debe existir una partícula bosónica fundamental correspondiente. El fotón resulta ser el bosón de la interacción EM. Yo mismo estoy aprendiendo las matemáticas detrás de todo esto, y entiendo que todo esto es, en cierto sentido, insatisfactorio.

Una vista alternativa;
Un fotón tiene dos partes distintas. Tiene un núcleo de materia 3D en forma de disco, rodeado de una región distorsionada en medio universal, que aparece como onda EM. Distorsiones en tamaño medio universal de sostenido, forma, velocidad de centrifugado y velocidad lineal del núcleo de materia 3D. El medio universal mueve el núcleo de materia 3D de un fotón a la mayor velocidad lineal posible sin descomponerse. Por lo tanto, la velocidad lineal del fotón (luz) es constante.
Como ningún ‘mecanismo de aplicación de fuerza’ puede moverse más rápido que la velocidad lineal de la luz, nada puede afectar a un fotón que ya se está moviendo a la velocidad de la luz, en la dirección de su movimiento. Esto crea un enigma en el resultado cuando se calcula su masa. Para evitar este enigma, los fotones se consideran arbitrariamente como objetos sin masa. ver: capítulo 4 de ‘MATERIA (reexaminada)’.