Antes de continuar la serie Esas maravillosas partículas, a sugerencia vuestra, vamos a pararnos un momento y recapitular. ¿Qué partículas hemos estudiado hasta ahora? Geli ha hecho un pequeño diagrama (yo hubiera dibujado algo triste como los monigotes de Ana y Alberto, así que mejor que lo haya hecho ella) para no perderse en las procelosas aguas de las partículas subatómicas. Ampliará el diagrama según yo añada partículas a la serie, y lo publicaremos actualizado en cada entrada:
En primer lugar, todas las que hemos descrito eran fermiones, es decir, partículas con espín semientero, lo cual significa que no puede haber dos en el mismo estado cuántico. Los fermiones son los constituyentes de la materia, de modo que todo lo que hemos estudiado hasta ahora son partículas “materiales”.
Empezamos la serie con un leptón, el electrón, que es una partícula fundamental, y su antipartícula, el positrón. Recuerda que los leptones son aquellos fermiones que no experimentan la fuerza nuclear fuerte y, por lo tanto, no están presentes en el núcleo de los átomos.
Además del electrón, hemos estudiado otra partícula elemental – el quark (en sus varios “sabores”). Los quarks sí experimentan la fuerza nuclear fuerte y, por lo tanto, las partículas hechas de quarks sí pueden estar en los núcleos atómicos. Recuerda que los quarks no pueden estar solos más que unos instantes: se encuentran asociados formando partículas compuestas llamadas hadrones. Pueden estar en grupos de dos (bosones llamados mesones) y de tres (fermiones llamados bariones).
En la serie hemos hablado de dos de estos bariones (grupos de tres quarks): el protón, que tiene carga positiva, y el neutrón, que tiene carga neutra. Estas dos partículas forman el núcleo de los átomos y por lo tanto se denominan nucleones.
Hoy vamos a hablar de otra partícula elemental (no compuesta, que sepamos, de otras partículas más simples): el fotón.
El nombre de “fotón” es unos veinte años posterior a la predicción teórica de la existencia de esta partícula, propuesta por Albert Einstein en 1905.
A finales del siglo XIX, las Ecuaciones de Maxwell explicaban de una manera extraordinariamente elegante y coherente todos los fenómenos eléctricos, magnéticos y de radiación electromagnética… casi perfectamente.
De acuerdo con las ecuaciones de Maxwell, la luz (por cierto, a lo largo de este artículo voy a emplear “luz” en vez de “radiación electromagnética” aunque no sea sólo luz visible; es más corto) era una onda. Esto concordaba con diversos experimentos anteriores, como la existencia de interferencia y difracción demostradas por Young y otros. La energía que llevaba, por ejemplo, un rayo luminoso, era dependiente de su intensidad. Es decir, si yo tengo una linterna con una bombilla poco potente y otra con una bombilla más potente, la energía de la segunda es mayor que la de la primera y eso es lo único que determina los procesos involucrados con la luz.
Sin embargo, había cosas que no encajaban. Esas cosas llevarían al desarrollo de la Física Cuántica, pero no vamos a ir por ahí en esta entrada porque no es su propósito. Centrémonos en un experimento concreto: el efecto fotoeléctrico. Se sabía ya en aquel momento que, si se tiene una pieza de cierto metal y se ilumina, a veces la luz arranca electrones del metal (produce electricidad a partir de luz, de ahí el nombre del efecto).
Lo lógico sería que, si tengo un trozo de metal y lo ilumino con una linterna y observo que no pasa nada, pueda hacer que sí que se produzca el efecto añadiendo energía: con una linterna más potente. Sin embargo, esto que parece tan lógico no ocurre. Y el hecho de que no ocurriera, que por potente que fuera la bombilla, si no producía el efecto nunca jamás podría producirlo, era algo que perturbaba a los físicos de la época profundamente.
Los científicos observaban algo que no podían explicar: si se ilumina el metal con una luz (por ejemplo) roja y no se produce el efecto fotoeléctrico, aunque multiplique la potencia de la bombilla por un millón, del metal no sale ni un solo electrón. Pero si, por ejemplo, con una bombilla de luz azul sí que se arrancan electrones, por muy poco potente que sea la bombilla siguen saliendo electrones: cuanto menos potente es la bombilla, menos electrones salen, pero salen.
Einstein dio una explicación muy elegante y sencilla, ampliando la idea de Planck de la cuantización de la energía: la luz, según Einstein, estaba formada por partículas puntuales llamadas “cuantos de luz”. Estas partículas tenían una determinada energía que dependía únicamente de la frecuencia de la luz (cuanto mayor frecuencia, mayor energía de cada cuanto), de modo que los cuantos de luz azul tenían más energía que los de luz roja. Cuando una bombilla es muy potente, es porque emite muchos cuantos luminosos, pero la energía de cada uno sigue siendo la que corresponde al color – de ahí que el efecto fotoeléctrico no dependa de la potencia de la bombilla sino del color de la luz.
De modo que si una bombilla de luz roja no produce efecto fotoeléctrico es porque cada cuanto luminoso no tiene suficiente energía: por mucha potencia que tenga (por muchos cuantos que transporte), como cada uno choca con un electrón y no tiene suficiente energía, no pasa nada. Sin embargo, si la linterna es de luz azul y sí produce el efecto, aunque tenga poca potencia, los pocos cuantos luminosos que hay arrancan, cada uno, un electrón. Visto así, todo encaja.
Esta explicación de los “cuantos de luz”, escrita por cierto el mismo año que su artículo sobre el Movimiento Browniano, y también su Teoría de la Relatividad Especial (¡menudo año!), valió a Einstein el Premio Nobel de Física en 1921, e impulsó el desarrollo de la física cuántica que tanto disgustaría al genial físico. En 1926 se adoptó para la partícula el nombre de “fotón”, propuesto por Gilbert N. Lewis y que viene del griego “luz”, combinado con la terminación -on que se había usado para el electrón: de modo que un fotón es una “partícula de luz“.
Esto no quiere decir que todo estuviera claro – considerando la luz como compuesta de partículas, y no como una onda, se explicaban muy bien cosas como el efecto fotoeléctrico…¿pero y la difracción? Eso sólo podía ser explicado si la luz es una onda, no partículas. ¿Entonces? La solución estaría más adelante, en la física cuántica y la dualidad onda-corpúsculo de la luz, de la que hablaremos en algún otro momento.
El fotón, dentro del Modelo Estándar de partículas, es un bosón – es decir, tiene espín entero (en el caso del fotón, 1), lo cual quiere decir que no es un constituyente de la materia, sino un intermediario de las interacciones entre partículas. Además, los fotones, al ser bosones, pueden estar en el mismo estado cuántico, lo cual significa que puede haber muchos fotones “haciendo exactamente lo mismo”. De ahí que se pueda tener un láser de fotones, pero no un láser de, por ejemplo, electrones.
Además, el fotón tiene otras características que lo hacen muy interesante: no tiene carga eléctrica, de modo que no siente la fuerza electromagnética. No tiene masa, por lo que durante cierto tiempo se pensó que no sentía la fuerza gravitatoria (la Teoría de la Relatividad General de Einstein cambió eso, y hoy sabemos que sí la siente, de ahí la existencia de los agujeros negros).
Si no tiene ni carga ni masa, realmente, ¿qué hay en un fotón? Dicho rápido y mal: energía y momento de determinadas características. Un fotón lleva energía, que puede transmitir a un átomo, por ejemplo, al chocar con él. Cuando la luz del Sol calienta tu cuerpo, lo que ocurre es que los fotones que llegan hasta ti hacen vibrar tus átomos más rápido, calentándolos.
Además, un fotón tiene momento lineal, es decir, es capaz de empujar cosas – esto se puede comprobar con relativa facilidad (por ejemplo, mediante experimentos del Efecto Compton) y, de hecho, algunos diseños de naves espaciales utilizan “velas” empujadas por un láser. Pero, además de energía y momento, un fotón representa cierto orden – dos fotones de frecuencias (“colores”) diferentes no tienen la misma energía ni el mismo momento, de modo que puedes tener una cantidad de energía (o momento) determinada con pocos fotones de gran frecuencia, o con muchos fotones de poca frecuencia.
Además de ser los componentes de la radiación electromagnética (la luz visible, las ondas de radio, las microondas, los rayos X, los rayos gamma, etc.), los fotones son los responsables de la interacción electromagnética: de acuerdo con la teoría cuántica, siempre que dos partículas interaccionan debido a la fuerza eléctrica o la magnética, intercambian fotones. Por lo tanto, sabemos que si tenemos dos cargas en el espacio y se repelen, no lo hacen instantáneamente. Los fotones responsables de la repulsión tienen que viajar de una carga a la otra a la velocidad de la luz.
Los fotones viajan siempre, en el vacío, a la velocidad de la luz (¡de ahí el nombre de la velocidad!). Si recuerdas los artículos sobre la Relatividad sin fórmulas, esto hace que, si tú fueras un fotón (échale imaginación), el Universo sería muy, muy raro…En primer lugar, el tiempo no pasa para ellos, literalmente. El tiempo subjetivo que experimentarías desde ser emitido por un átomo hasta ser absorbido por otro, aunque estuviera a cien millones de años-luz del primero, sería 0. La distancia que recorrerías entre los dos átomos medida por ti mismo, debido a la contracción de la longitud, sería exactamente…0. Para ti, el Universo sería algo que no podrías experimentar, y para los demás, si te viéramos “desde fuera”, estarías “congelado” durante toda tu existencia: un fotón no puede experimentar ningún cambio desde que se emite hasta que desaparece de nuevo.
Otro efecto interesante de los fotones es que, a pesar de no tener masa, sí modifican la masa de un sistema que los emite o los absorbe: una vez más, de acuerdo con Einstein, la equivalencia entre masa y energía hace que, si emites un fotón, pierdas algo de masa (la energía del fotón emitido proviene de esa pérdida de masa), y al revés. Por supuesto, la pérdida o ganancia de masa es minúscula y, cuando el Sol te calienta, no notas que peses más.
De manera que el fotón, que es el bosón más famoso, es el constituyente de la radiación electromagnética y es el intermediario de la interacción eléctromagnética. Algunos tienen vidas muy largas (medidas “desde fuera”, claro), por ejemplo, los emitidos por una estrella que viajan durante miles de millones de años por el espacio. Otros, como los que está emitiendo tu cuerpo ahora mismo por el hecho de tener temperatura (fotones infrarrojos) tienen vidas muy cortas: si la pared de la habitación en la que estás está a un par de metros de ti, sólo tardan unos 0,00000001 segundos en desaparecer de nuevo.
Por cierto, en la entrada del neutrón hablamos de lo peligrosos que eran los neutrones libres – los fotones también pueden serlo. Los fotones infrarrojos ya pueden ser muy dañinos si la intensidad es grande, pues pueden quemarte (cuando notas el calor en la cara mirando una chimenea de frente, estás notando fotones infrarrojos), lo mismo que los de microondas. Pero llega un momento en el que un fotón tiene tanta energía que no hace falta una gran intensidad para dañarte: a partir de los fotones ultravioletas, cada fotón tiene tanta energía que puede “descolocar” los ácidos nucleicos de tu ADN, provocando un cáncer. Ése es uno de los peligros de la radiación gamma (que tiene aún más energía que los rayos X, que también pueden provocar cáncer).
Pero, duraderos o efímeros, peligrosos o inocuos, gran parte de los cambios en el Universo se deben a ellos – piensa que todas las reacciones químicas se deben a interacciones eléctricas (es decir, intercambio de fotones). Lo mismo con las fuerzas que hacen que andes, que empujes las teclas del ordenador, que los electrones se muevan por el cable, que puedas respirar (reacción química), que pienses…¡fotones por todas partes! Sin embargo, como un fotón típico de luz visible tiene unos 0,0000000000000000001 Julios, no somos conscientes de que están ahí como partículas individuales.
Si recuerdas, cuando hablamos del neutrón dijimos que un neutrón libre se desintegra al cabo de unos 15 minutos en un protón, un electrón y un antineutrino. Hablemos entonces de la tercera partícula, relativamente famosa pero, al mismo tiempo, misteriosa – en la próxima entrada, el neutrino.
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{ 53 } Comentarios
A mi me sigue fascinando lo de que el foton no recorra distancia ni pase el tiempo. Maravillas de la relatividad!!!
A mi lo que realmente me soprende es como dos cosas tan distintas como la relatividad y la cuantica se entremezclan para dar a fenomenos tan raros como las lentes gravitatiorias y demas.
Despues de leer este articulo, creo que me huelo por donde anda la explicación de lo del articulo de energia “wireless”, donde pregunte sobre la relacion entre corriente electrica e inducción magnetica. Por lo que intuyo, los fotones tienen algo de culpa, ¿no?
excelente!!! creo que aquí iba neutrino en ves de neutrón… “se desintegra al cabo de unos 15 minutos en un protón, un neutrón y un antineutrino”
claro que el articulo del neutrón dice es electrón… umm confusión
Es “electrón”, como decía la entrada correspondiente. Corregido aquí, ¡gracias, Nikolai!
Evidentemente es un electron, si no, no se cumpliria el balance de cargas electricas.
Escelente articulo. Igual que el resto de la serie. Gracias
Excelente artículo, ante todo muy claro y en un lenguaje muy compresnible. No se requiere disponer de conocimientos demasiado profundos para entender el texto del artículo. muy claro y muy pedagógico para quienes tengan inquietudes acerca de la naturaleza de la materia.
Buen artículo, como siempre… de nuevo tengo unas dudas, y aunque no es la primera vez que lo mencionas, no se que es exactamente el “estado cuántico”, aunque entiendo las consecuencias que describes: Si son bosones pueden tener el mismo y si son fermiones no pueden estar en el mismo estado cuántico, por eso constituyen la materia… Por lo que deduzco que “estado cuántico” sería equivalente a “posición en el espacio” ¿me equivoco?. Bien, ahora, se define fotón como un cuantum de energía, sin embargo, como dices, la energía de un foton depende de la frecuencia… ¿Esto significa que un fotón muy energético realmente son varios fotones (cada uno con un cuantum de energía) que ocupan una misma posición ( al ser bosones ) que llegan al mismo tiempo y por eso transmiten mas energía? y si es así… ¿Qué es la frecuencia? : 1-¿el cambio de “órbita” de un electrón es la que emite este fotón de mucha energía (es decir, muchos fotones al mismo tiempo de un solo cuantum)? 2- O ¿son varios “cambios de órbita” que emiten un “fotón de un cuantum” cada electrón al mismo tiempo?.
Perdona por ser tan extenso, no puedo ser mas breve en esta duda…Un saludo y gracias por enseñarnos tanto.
BigfooStp,
A ver si consigo resolver tus dudas:
El estado cuántico de una partícula es el conjunto de variables en mecánica cuántica que definen dónde está, cómo se está moviendo, etc. No es exactamente “posición”, aunque la posición sea parte del estado cuántico en cierto sentido.
La frecuencia es el número de oscilaciones o vibraciones por segundo. En la serie de “cuántica sin fórmulas” se habla más sobre el concepto.
Un fotón de cualquier frecuencia no está formado por más fotones, es uno solo. Al ser bosones, lo que sí pueden hacer es estar en un estado cuántico idéntico: moviéndose juntos, con la misma frecuencia y oscilando a la vez.
Tal vez leer la serie de cuántica sin fórmulas te ayude a aclarar dudas… o tal vez te sumerja en otras nuevas, que a veces pasa
Repasaré la serie “Cuántica sin formulas” que también me gusto bastante… a veces me enrollo demasiado para intentar explicarme y creo que consigo lo contrario. Mi duda surge porque, recuerdo haber leído que fotón=cuantum de energía, por eso me confunde el hecho de que un solo fotón llevara más que esa energía. Pero supongo que esa definición de fotón no es del todo correcta. Un saludo
BigfooTsp,
No, esa definición es perfectamente correcta (es la que se da en “cuántica sin fórmulas, de hecho): un fotón es un cuanto de energía. La cuestión es que hay cuantos de diferentes tamaños, no de uno solo — un fotón de mucha frecuencia es un cuanto “grande” (por ejemplo, un fotón de radiación gamma) y uno de poca frecuencia (por ejemplo, de radioondas) es un cuanto “pequeño”.
Hola Pedro, algún día debería haber alguna entrada referente al “misterio” del fotón. Me refiero al hecho de que tiene energía pero no masa. ¡¿?!
Hola a todos los fanáticos de la física y la química.
Tengo una GRAN duda respecto del fotón. Sabemos que esta partícula, NO POSEE MASA.
A su vez, sabemos que la masa es la cantidad de materia que posee un cuerpo, y que esta propiedad de un sistema físico, es la responsable de la curvatura del tejido espacio-tiempo.
Por otra parte, sabemos que la luz tiene un comportamiento dual, es decir se comporta tanto como partícula y onda.
Es lógico que la luz no debería ser atraída por la gravedad de los planetas, ya que si la apreciamos como una ONDA, sabemos que esta no es materia, y por lo tanto no se curvaría en el tejido espacio-tiempo. Como PARTÍCULA, podría hacerlo, viéndolo desde el punto de vista de un fotón. Pero, si el fotón NO TIENE MASA, y todo lo que tiene masa atrae a lo que tiene masa, ¿ cómo es que la misma LUZ, se curva en prescencia de grandes cuerpos como planetas por ejemplo, si los fotones que la constituyen no poseen MASA?
RESPONDAN POR FAVOR.
Gabriel,
No sé si lograré resolver tu duda (lo mismo lío la cosa aún más), pero lo intentaré.
Esto no es cierto. El hecho de ser una onda o una partícula no tiene nada que ver con ser afectado por la gravedad.
La cuestión es que un objeto con masa curva el espacio a su alrededor; cualquier cosa que viaje por el espacio –partícula u onda– curva su trayectoria al pasar cerca. Si viajas por el espacio y el propio espacio se curva, ¿cómo podrias no curvar tu trayectoria, tengas masa o no?
No — eso es lo que decía Newton, y es falso. La gravedad, a partir de Einstein, no es la atracción entre los cuerpos con masa, sino la curvatura del espacio-tiempo por parte de los cuerpos con masa. Hace falta masa para curvar el espacio, no para experimentar su curvatura.
Tal vez pensarlo así resuelva tu duda: la luz no se curva al pasar cerca de un objeto con masa. La luz sigue su camino por el espacio, pero puesto que el espacio se curva, observamos que la luz realiza una trayectoria curva.
El fotón es una partícula que no tiene masa en reposo y está totalmente definido por su frecuencia, la cual determina su energía y su cantidad de movimiento. Otra característica importante es que no tiene carga. La luz sigue la geodésica en la curvatura del espacio tiempo. El efecto de la deflexión de la luz es pequeño. Por eso se nesesita de un eclipse, como una de las opciones, para observar el fenómeno.
piensa que la trayectoria de un foton es como un tren, y las vias el espacio-tiempo por el que circula. El tren no gira, giran las vias, pues con la luz pasa parecido, la luz sigue su camino recto, pero al curvarse el espacio-tiempo desde un observador externo parece que la luz se curve.
(simil un tanto brusco pero quizas ayude a imaginar el asunto)
Aquí se dice que “el tiempo subjetivo que experimentarías,de ser un fotón, y desde el momento de ser emitido por un átomo, hasta ser absorbido por otro aunque este otro estuviera a cien años-luz, sería cero.”Sí el fotón que viaja a la velocidad de la luz,c, y por tanto no tiene una velocidad instantánea y el átomo que le aboservará está cien años-luz,¿cómo puede ser que tarde un tiempo cero, en lugar de un tiempo,t,?.
Curioso, si digo que me voy a ver a mi novia que está a 1 año luz de distancia en mi nave que va al 99% de la velocidad de la luz. seguro que alguien me dice: - pero tardarás 1 año en llegar y yo le diré: - No, estás equivocado, no tardaré casi nada. Para tí sí habrá pasado 1 año.
Se esta manejando que la energia futura que hara que viajemos en el espacio tiempo sera a base de FOTONES. Que tanto se sabe al respecto?
Supuestamente todo lo que actualmente conocemos (artefactos electricos, vehiculos, combustibles fosiles, hidrogeno liquido, etc) sera cambiado a una fuente de energia fotonica para poder viajar a otras dimensiones.
Me gustaria oir comentarios.
Gracias
Hola. He llegado aquí siguiendo las serie desde Carga eléctrica. No se si es tarde para plantear una pregunta aquí, pero allá va. Los fotones son los responsables de la interacción electromagnética. ¿Quiere eso decir que cuando un imán atrae a un trozo de hierro lo hace mediante fotones?¿O que cuando un protón y un electrón se atraen lo hacen mediante fotones? Si es así, lo flipo y no entiendo nada ¿En que parte del espectro electromagnético esta esa radiación?¿Se puede llamar radiación a eso? Puede que mis preguntas no sean del todo claras, pero es que estoy realmente confuso. Enhorabuena por el artículo claro y conciso, como siempre.
Gracias.
Si el fotón no tiene masa, la cantidad de movimiento es cero, no? Entonces, como puede ‘empujar’ o ‘sacar’ electrones de un átomo o hacerlo vibrar? Al menos los choques, yo los entiendo, por cantidad de movimiento, pero si es cero la del fotón… Algo se me escapa.
Gracias por el blog, Pedro.
Kikito,
Nope… La fórmula que se estudia en el colegio (y en la Uni, dependiendo del curso y la carrera), la de p = mv, es sólo cierta para partículas con masa que se mueven mucho más despacio que la velocidad de la luz. La de una partícula sin masa propia, como el fotón, se puede calcular como p = E/c, donde E es la energía que transporta el fotón y c la velocidad que lleva (la de la luz), o lo que es lo mismo –en cuántica–, como E= hf, p = hf/c, es decir, p = h/λ. De modo que el fotón sí tiene cantidad de movimiento, empuja cosas, etc., aunque no tenga masa. Enlace al canto: http://en.wikipedia.org/wiki/Linear_momentum#Modern_definitions_of_momentum
¡Gracias por las gracias!
OK, enterado. Además he leído más cosas del momento lineal por ahí. Como siempre, en BUP/COU y 1º de carrera (informática) no me contaron eso. Solo la formula de la mecánica newtoniana.
Aún así, no acabo de ver, como una onda electromagnética puede ‘empujar’ algo con masa. Sigo sin ver muy claro ciertos conceptos básicos de las ondas electromagnéticas. Las ondas mecánicas son mucho más intuitivas. A ver si en la posible serie de mates y conceptos físicos, que comentaste, explicas el concepto de campo y todo eso.
Gracias por contestar.
la pregunta de jaume del 08/10/ 2009 me parece excelente….muy bien formulada porque pone un ejemplo practico iman y trozo de hierro… siempre tuve la misma duda. Esperare ansioso esa respuesta. Gracias
jaume/ernesto,
Sí, si quieres describir las cosas mediante la teoría cuántica de campos.
No está en el espectro, porque no son fotones reales sino virtuales, intermediarios de la interacción electromagnética: http://es.wikipedia.org/wiki/Part%C3%ADcula_virtual
Es raro, porque es cuántica. Y la cuántica no la entiende Richard Feynman así que tampoco hay que preocuparse demasiado
Y, para acabar de rematar, aunque se les llame virtuales, en cierto modo sí que existen, ya que los fotones (y demás bosones) de gauge son los responsables de la energía de vacío, y esta energía se ha medido a través del efecto Casimir: http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_Casimir
Si la mecánica cuántica es más rara que un perro verde, la teoría cuántica de campos parece salida directamente de un relato de Lovecraft
Ph’nglui mglw’nafh Cthulhu R’lyeh wgah’nagl fhtagn!
Hola.
Voy a leer un poco más sobre el tema por que a mi mente de biólogo todo esto se le hace difícil. Gracias por el link.
Muchas gracias a los dos.
Un detallito, estaría bien aclarar que la antipartícula del fotón es el fotón.
una pregunta, ¿qué es un cuanto luminoso?
Rebeca: un fotón
¿La diferencia entre fotones reales y virtuales es únicamente que los reales los podemos detectar y los virtuales no? Es decir, tenemos un fotón real y no solo lo detectamos sino que somos capaces de medir su energía (pongamos por caso un fotón de luz visible del que ademas de poder detectarlo, medimos su energía, su frecuencia etc. Entonces ¿un fotón virtual “gemelo” al anterior sería aquel que se “intercambiarían” entre sí partículas cargadas que aunque no podamos dectectarlo, si que podemos “deducir” que tiene que tener una energía (y resto de características) igual al fotón de luz visible? Dicho de otra manera, de igual modo que existen diferentes fotones reales (correspondientes a cada escalón de energía) ¿existen tb los correspondientes fotones virtuales, o por el contrario todos los fotones virtuales son exactamente iguales?
De partículas virtuales hablaremos –supongo, y no sé cuándo– en la serie de cuántica, pero los fotones virtuales no son todos iguales, sino que tienen energías diversas, como los reales.
Gracias otra vez por tu respuesta: como siempre clara y precisa. Esperaré con expectación a la publicación sobre partículas virtuales, aunque no me resisto a hacer un comentario general: lo que me resulta más maravilloso del conocimiento en general y de la ciencia en particular es que por cada pregunta de la que se obtiene “la” respuesta (normalmente solo tras mucho discurrir e investigar sobre ella) surgen multitud de nuevas preguntas aún más profundas e interesantes.
Tengo unas cuantas preguntas:
1- ¿Por qué los bosones pueden estar en el mismo estado cuántico? Por lo que me parece utilizas como argumento el echo de tener un espín entero, pero la relación espín entero>posibilidad de estar al mismo estado cuántico no la entiendo.
2-Dices que al no tener carga eléctrica el fotón no siente la fuerza electromagnética, el neutrón no tiene carga “neta” pero si siente la fuerza electromagnética. ¿Que es lo que diferencia de “sentir” o no la fuerza electromagnética entre el neutrón i el fotón?
3-Respecto al comentario sobre “velas empujadas por un láser”. ¿Cuando un fotón es creado (en un láser per ejemplo) genera una fuerza opuesta a la fuerza que generada al impactar sobre un objeto?
Gracias por todos estos artículos hacia tiempo que quería encontrar algo como esto y perdona mi ignorancia
Mickivt,
1 – TVADEUA
2 – El fotón no tiene carga eléctrica. El neutrón tiene cargas eléctricas en su interior, y cada una de ellas se ve afectada por la fuerza electromagnética, es posible detectar su distribución en el interior del neutrón, etc. Vistos “desde lejos” ninguno parece sufrir la fuerza electromagnética, pues uno no tiene carga y en el otro se compensan, pero vistos “de cerca”, la diferencia se hace evidente.
3 – Sí
Y no te disculpes por la ignorancia, todos somos enormemente ignorantes en casi todo, por lo menos yo ;P
hola, me hubiera encantado encontrar estos articulos el dia en que los publicaste, tengo 14 años, me encantan las ciencias facticas, el problema era que en todo lado el vocabulario era e muy complejo para mi; tu haces que yo lo entienda. GENIAL.
hola, me gusto mucho el articulo, y me atrevo a hacer unas preguntas un poco molestas: ¿la luz es considerada materia?. Cuando se habla de masa-energia: las dos caras de la moneda, ¿esa moneda es la materia? ¿que requisitos sebe reunir algo para ser considerado como materia? Desde ya, muchas gracias.
hola , por favor podrias darme un concepto exacto de lo que es el estado cuantico , estoy confundida plis
Prueba en la serie de “cuántica sin fórmulas”. Hay un capítulo dedicada explícitamente a eso (pero igual tienes que leerte antes los anteriores):
http://eltamiz.com/cuantica-sin-formulas/
Hola Pedro
Por la noche vemos las estrellas porque los fotones que emiten llegan hasta nuestros ojos ¿no?
También podemos ver la luz de una linterna que está encendida lejos de nostros por lo mismo
¿Por qué esos fotones no iluminan?
Un saludo y gracias
Toms, cualquier cuanto de cualquier radiación electromagnética es un fotón, y no solamente los de la luz visible.
El ojo humano es capaz de detectar luz dentro de un cierto espectro, un cierto rango de frecuencias, (por encima del infrarrojo y por debajo del ultravioleta). Cuando te haces una radiografía, ¿ves los fotones de esa radiación?
Fotones que no ves: los de las ondas de radio, los del calor, los de las microondas… Tus ojos sólo pueden ver luz con fotones de cierta frecuencia, y no luz de cualquier fotón con cualquier frecuencia, pues muchas de estas frecuencias son indetectables para el ojo humano.
Toms, en la pregunta final, con “esos fotones” ¿te refieres a los emitidos por las estrellas?
Si ves la estrella es que sí está iluminando… si no, no la verías. Otra cosa es la cantidad de luz emitida; si los tiros van por la paradoja de Olbers, paciencia
Muchas gracias compotrigo.
Lo que comentas ya tenía conocimiento de ello, pero a lo que me refiero es a los fotones que sí podemos ver, osea los que están dentro del rango que es visible al ojo humano.
Si la estrella emite fotones, dentro del rango, que sí puedo ver, mi pregunta es por qué esos fotones no iluminan.
Graicas Pedro , parece que estábamos escribiendo a la vez.
Me refiero a los fotones que emite la estrella.
Si estos llegan a mis ojos y gracias a ello yo la puedo ver ¿por qué esos fotones no iluminan, por ejemplo, mi mano?
Toms, sí iluminan tu mano, pero la intensidad de la radiación reflejada es pequeña. Cuando ves tu mano iluminada por el Sol, por ejemplo, tu mano no brilla como el Sol ni mucho menos, y en el caso de la estrella, la fuente luminosa inicial es ya muchísimo menos brillante que el Sol. Con una estrella la sensibilidad de tus ojos puede no notar la diferencia, pero lejos de cualquier ciudad y en una noche sin Luna, la luminosidad no es igual con el cielo estrellado que cubierto.
Toms, si enciendes una cerilla, la cerilla ilumina, ¿verdad? ¿Qué ocurre a medida que te vas alejando de ella? Aunque la cerilla no se apague, ese efecto de iluminación parece ir (descendiendo hasta que llega un momento en que la intensidad de luz que a ti te llega es tan pequeña que no puedes apreciar que te está iluminando.
Lo mismo pasa con la linterna o con las estrellas (que, por cierto, están muy muy lejos), iluminan mejor los objetos más cercanos porque la luz se propaga en todas direcciones (imagínate esferas concéntricas de radio cada vez mayor) barriendo distancias cada vez mayores y, sin embargo, la intensidad de la onda lumínica no aumenta según se propaga. Si tienes que repartir la misma intensidad entre más puntos de espacio, a cada punto le corresponderá menos intensidad, ¿no? Supongo que conforme la luz se va expandiendo por el espacio, va disminuyendo la “concentración de fotones” en los lugares más alejados de la fuente.
Muchas gracias Pedro y compotrigo, os lo agradezco.
Parece que ya lo tengo claro.
Un saludo.
Antes que nada, muy buen artículo, excelentes explicaciones. Ahora bien, como principiante en estos temas tengo dos dudas muy elementales que ya se han planteado pero sigo sin comprender:
La relación entre la frecuencia de la luz y la energía del fotón, hablar de frecuencia sólo se me viene a la cabeza pensar en una onda, por lo que me mareo y no entiendo como la energía del fotón depende de la frecuencia.
Cómo es que el fotón lleva energía sin tener masa?!
gracias!
E = mc2
Una duda Pedro, ¿cómo puede ser que los fotones sean sus propias antipartículas? ¿Qué quiere decir exactamente esto? ¿Acaso los fotones estan “aniquilándose” entre si constantemente? Y mis felicitaciones por la página, una verdadera maravilla
Esta serie de las partículas me fascina.
Ahora entiendo cosas que antes no llegaba a comprender completamente. Por ejemplo: un imán desprende fotones! ¿no? ¿Me equivoco?
Lo que pasa es que esos fotones tienen tanta energía, que no puedo verlos con mis ojos (se escapan de mi “rango de visibilidad” por así decirlo. (A no ser que me equivoque. ¿Estoy en lo cierto?).
Y, claro, esos fotones no nos hacen daño, porque a pesar de transportar mucha energía (mucha = más que la luz visible de una bombilla), supongo que el número de fotones por segundo y área (¿flujo de fotones?) será bastante menor que el que emite una bombilla corriente.
¿Me equivoco? Todo esto es muy interesante, pero temo que pueda haberme confundido en estas deducciones…
Me encantó ésta parte de tu serie. Te felicito por la manera tan clara y precisa en que explicas los temas pero sobre todo por tener la sencillez de compartir lo que sabes con la gente. Gracias.
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