¿Qué son los fotones?

Creo que esta es una de las preguntas más interesantes en el campo de la óptica cuántica. Como una definición estándar; Los fotones son excitaciones (o estados) de un campo electromagnético. Se describen en una base de estados llamados estados fock, que representa principalmente el número de fotones en ese estado de luz, o campo de luz cuántica.
[matemáticas] | \ psi \ rangle = | n \ rangle [/ matemáticas]
Sin embargo, me parece muy atractiva la idea de que un fotón puede tener una función de onda, porque los fenómenos de algunos fotones son demasiado extraños. Al igual, hay un proceso en el que un fotón simple “desaparece” y otro fotón “aparece” repentinamente debido a la interacción con la materia. Esto es matemáticamente mostrado y bien descrito por un hamiltoniano con operadores de aniquilación y creación. Sin embargo, cuando piensas en un cuanto de luz que interactúa directamente con un átomo, esto es bastante extraño, ya que los átomos solo absorben o dispersan la radiación, y las escalas de tiempo en las que ocurre este proceso no les permiten ser absorbentes.
Supongo que pensar en una función de onda para el fotón hace que sea más fácil entender la forma en que se dispersan los fotones y mejorar un poco su naturaleza. ¿Qué son en realidad? ¿Pequeñas porciones de energía altamente limitada? ¿Partículas que se comportan muy raramente? No estoy seguro
Hay trabajos que describen esta función de onda para el fotón (página en cft.edu.pl, página en arxiv.org).

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.

Los fotones son básicamente partículas de luz. La idea de la luz como una corriente de partículas fue establecida por primera vez por Newton, pero Max Plank la reconsideró. Pensó que la luz estaba compuesta de pequeños paquetes de energía llamados “quanta”. Albert Einstein demostró esta teoría cuando estableció el efecto fotoeléctrico en el que disparó una corriente de partículas de luz a una pieza de metal. La energía en la luz desalojó los electrones y creó una corriente de partículas que salen de la superficie del metal. (Este es el principal en el que se basan los paneles solares). Más tarde descubrió que cuando aumenta la intensidad de la luz, los electrones no se desalojan más rápido, descubrió que solo había más de ellos. Esto prueba que cada paquete de energía corresponde a un número constante de electrones. Estas teorías fueron desafiadas por teorías preexistentes de que la luz es una onda. Se pensó que esto se demostró por el experimento de la hendidura de Young. Experimento de interferencia de Young. Básicamente, esto mostró que las ondas de luz interfieren entre sí y crean patrones de interferencia, si se disparan a través de dos rendijas. La gente ahora cree que la luz puede considerarse como una onda y una partícula. Esto se conoce como dualidad onda-partícula y es un concepto básico en la mecánica cuántica. Algunos otros hechos únicos sobre los fotones son que son bosones (partículas portadoras de fuerza). Se cree que estos fotones son los portadores de la fuerza electromagnética, una de las cuatro fuerzas fundamentales. Los fotones tienen espín 1 y no tienen masa y, sin embargo, interactúan con campos gravitacionales, lo cual es muy intrigante, pero se puede describir como una extensión de las ecuaciones de Einstein que dependen de la frecuencia de la partícula. La energía de estas partículas también se puede describir mediante esta ecuación:

[matemáticas] E = \ nu \ hbar [/ matemáticas]

En conclusión, los fotones son partículas extremadamente interesantes que hemos estado tratando de entender durante más de un siglo y estoy seguro de que habrá más descubrimientos intrigantes por venir.