¿Cuántos fotones podemos meter (cruzando simultáneamente) en 1 cm cúbico?

Faltan algunos detalles para responder completamente a esta pregunta, por lo que haré algunas suposiciones. Si el cm cúbico está hecho de algún material, en algún momento la intensidad de la luz podría causar daños ópticos (incluida la ablación real del material; por lo general, esto ocurre en el orden de unos pocos o decenas de GW / cm ^ 2 dependiendo del material ) Esto me lleva al segundo punto: la cantidad relevante es la intensidad óptica, que es la energía por unidad de tiempo por unidad de área, por lo que cuando pregunte cuántos fotones puede acumular en 1 cm cúbico, también debe especificar durante qué período de tiempo. En la óptica no lineal de alta intensidad, las personas usan pulsos de luz extremadamente cortos (por ejemplo, femtosegundos) y los enfocan a puntos muy pequeños (idealmente limitados por difracción). Bien, ahora supongamos que desea saber cuántos fotones puede acumular en un cm cúbico de espacio vacío (es decir, vacío); puede que se sorprenda al saber que hay un límite superior. En algún momento (a intensidades realmente altas, el vacío “se vuelve no lineal”, alrededor de 10 ^ 29 W / cm ^ 2 se produce la creación espontánea de un par de electrones-positrones. Entonces, si su cubo tiene una cara con 1 cm en el lado, necesitaría alrededor 10 ^ 29 W. Si usa un pulso óptico de 10 femtosegundos (10 ^ -14 segundos), su pulso necesitaría ser 10 ^ 15 Julios. Suponiendo fotones rojos (a 400 THz o 750 nm), cada fotón tiene una energía de h * 4e14 (h = 6.6 * 10 ^ -34 Joule * seg, es la constante de Planck) que se obtiene a aproximadamente 2.6 * 10 ^ -19 Joule por fotón. Tomando el pulso de 10 ^ 15 Joule y divídalo por la energía por fotón y te acercas a 10 ^ 34 fotones que comenzarían a crear espontáneamente pares electrón-positrón cuando golpean tu cubo. Por cierto, cuando un fotón crea pares espontáneamente, el fotón mismo “desaparece”. Además, ten en cuenta que en este punto, estamos todavía a unos pocos órdenes de magnitud lejos de poder construir una fuente de luz de tan alta intensidad (es decir, láser), por lo que este es realmente un ejercicio académico.