Si considera un fotón óptico, entonces solo puede localizarse en un tamaño de punto de aproximadamente media longitud de onda, que es el límite de difracción. Eso sería cientos de nanómetros y esto representa una resolución fundamental para los microscopios ópticos. Esto se basa simplemente en las propiedades ópticas de la luz. Un fotón no es más pequeño de lo que se puede lograr con un haz óptico, porque un fotón es solo el estado de energía más bajo del campo (por encima del nivel de vacío).
En cuanto a un átomo, son solo una décima parte de un nanómetro, por lo que no se pueden resolver en un microscopio óptico. Sin embargo, pueden resolverse en un microscopio electrónico. Esto sería igualmente posible utilizando rayos X de alta energía o rayos gamma. Sin embargo, los elementos ópticos necesarios para enfocar la radiación electromagnética de alta energía no existen, por lo que utilizamos el microscopio electrónico.
La disparidad de tamaño entre un fotón óptico y un átomo se evidencia en lo que se llama la sección transversal de absorción. La sección transversal de absorción para un solo átomo es extremadamente pequeña, tanto que lo más probable es que un solo fotón continúe en su camino. Sin embargo, si usa un gas de átomos, entonces se puede absorber un solo fotón. En este caso, el fotón único está interactuando con una gran cantidad de átomos en la nube de gas. En condiciones especiales, se puede hacer que una nube de este tipo absorba y luego vuelva a emitir el fotón bajo demanda. Este es un fenómeno coherente que implica un comportamiento colectivo a través del gas atómico y se está investigando como un posible dispositivo de memoria de fotones, donde el fotón puede almacenarse y recuperarse a voluntad.
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En resumen, los fotones no son balas de luz. Son solo excitaciones fundamentales del campo electromagnético.
