¿Cómo exactamente una cantidad de fotones viajando a través del espacio vacío decae?

Los fotones no se descomponen con el tiempo como lo hacen los bosones W y Z (es por eso que se caen más rápido que proporcionalmente al cuadrado inverso de la distancia).

Los fotones son bosones que no tienen masa (a diferencia de los bosones W y Z) y, por lo tanto, viajan a velocidades donde están dilatados infinitamente en el tiempo, por lo que nada puede cambiar con ellos con el tiempo, según cualquier marco de referencia. Están “congelados” en el tiempo.

Existen exactamente de la misma manera entre sus dos momentos de acoplamiento (esos no son dos momentos para el fotón: no hay “para el fotón”, no tienen tiempo ni espacio, así que tampoco hay marco de referencia).

Fenómenos que en la superficie parecen cambiar los fotones con el tiempo, realmente no lo hacen, como el desplazamiento hacia el rojo, que solo es un efecto relativista (un “punto de vista”) y la reflexión, que es el acoplamiento de nuevos fotones.

Cada fotón tiene su propia cantidad de energía, así que no estoy seguro de por qué usas el plural “cuantos” y hablas de fotones. ¿Se imagina que de 1000 fotones que se aceleran a través del espacio vacío algún número más pequeño decaería?

Los fotones no se descomponen. Se crean cuando un electrón cae de un orbital más alto a un orbital más bajo en algún átomo, luego lo siguiente que sabemos sobre ellos es cuando golpean un electrón en otro átomo hasta un orbital más alto y desaparecen en el proceso.

El espacio no es un vacío perfecto. Entre la Tierra y alguna estrella distante, probablemente varios fotones “aparecen” en motas de polvo. Entonces, unos pocos fotones nunca llegan a la Tierra. ¿Podría ser ese el tipo de mierda que tienes en mente?

Los fotones son los cuantos de la luz, la identidad de la luz en forma de partículas, por lo que viajan con la velocidad de la luz, que es una constante universal en el vacío. No se descomponen, son estables, podrían ser absorbidos por la materia, si están golpeando o expulsar electrones de la materia donde se usa su energía para superar la función de trabajo y la energía cinética del electrón expulsado. O puede producir un par de electrones y positrones.

No puede tener una cantidad de fotones, un solo fotón es una cantidad de luz.

Un fotón libre no se descompone. Sin embargo, es una cuestión estadística, por lo que “viajar” puede no ser una forma útil de describir lo que hace.