Un foton este o particulă, o undă și o vibrație a câmpului cuantic. Adică... un „obiect” banal (în sensul de omniprezent) al lumii nostre, despre care știm multe, dar care ne scapă în esența sa.

Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”


Am scris în urmă cu mai multe luni un articol despre natura paradoxală a luminii. Am vorbit, în esență, despre faptul că lumina este atât de ciudată, încât nici nu putem spune că face parte din acest univers, de vreme ce nu experimentează timpul.

În acest articol atenția este focalizată pe natura fotonului, pe acel „ceva” pe care-l numim, în ultimă instanță, lumină.


Maxwell a observat că lumina este o undă electromagnetică

Faptul că lumina este undă electromagnetică nu este deloc evident. De ce ar fi lumina același lucru cu razele X sau undele radio? Poate părea clar azi, dar nu a fost așa întotdeauna. James Clerk Maxweel este cel care întâi a prezis existența undelor electromagnetice, apoi, observând similaritatea cu undele de lumină, a tras concluzia că sunt unul și același lucru.


Plank a stabilit că lumina e discretă

Max Plank, luptându-se cu paradoxul radiației corpului negru, în disperare de cauză, a inventat cuanta de lumină, adică o secvență (un pachet) de lumină cu o anumită energie. Calculele l-au dus aici. Această idee îndrăzneață a schimbat fizica. A dus la nașterea mecanicii cuantice. I-a asigurat Premiul Nobel lui Einstein în 1921, care a arătat că bombardând o suprafață cu lumină de anumită frecvență (anumită energie) poți disloca electroni (efectul fotoelectric).

Această cuantă a fost denumită ulterior, în 1926, de chimistul Gilbert Lewis „foton”.


Ce este fotonul? Particulă sau undă?

Lucrurile s-au cam lămurit între timp. Dar nu în sensul în care te-ai aștepta. Adică astăzi fizicienii au trecut peste bătălia de zeci de ani pentru a alege între particulă și undă și au admis că fotonul este și particulă, și undă. Cum vine asta? Da, ai dreptul să ridici din sprâncene :)

Că fotonul se comportă ca o undă a fost demonstrat în cadrul celebrului experiment cu dublă fantă.

O ramură a teoriei cuantice, teoria câmpurilor cuantice, afirmă că nu există, în fapt, particule. Ce numim noi particule sunt doar vibrații ale unui câmp cuantic. Există un câmp cuantic pentru orice tip de particulă din modelul standard al particulelor elementare. Ce sunt aceste câmpuri cuantice? Sunt un fel de substanţe fluide care sunt prezente pretutindeni în Univers şi care vibrează în moduri interesante şi foarte stranii. Aceste câmpuri au anumite valori în fiecare punct din spaţiu-timp.

Citește: Câmpurile cuantice - cărămizile fundamentale ale universului


Fotonul, purtător al undelor electromagnetice

Fotonul este particula purtătoare a undelor electromagnetice. Undele electromagnetice au o componentă magnetică și una electrică. Vezi aici cum funcționează.

 




Un foton poate deveni altceva...

Un foton (de mare energie) se poate transforma într-un electron și un electron de antimaterie (pozitron). Cu alte cuvinte, vibrațiile câmpului fotonic sunt transferate în câmpul electronic și sunt iniţiate două seturi de vibrații, una compatibilă cu o vibrație a unui electron, iar cealaltă în concordanță cu vibraţia unui pozitron.

Citește: Cum se poate transforma un foton în electron


Cum studiezi un foton? Cum aflăm ce e cu adevărat?

Să studiezi lumina este, în sine, o întreprindere ciudată. Pentru că lumina este unul dintre principalele instrumente de studiu ale materiei. Cum funcționează telescoapele și microscoapele? În esență, prin manipularea undelor electromagnetice, adică a luminii de diverse frecvențe.

Uităm adesea că să „observi” un lucru înseamnă să-l bombardezi cu lumină. Când spunem că „vedem”, spunem că recepționăm lumină de la un obiect aflat mai departe sau mai aproape. Când spunem că „vedem” o stea, în fapt doar recepționăm lumina emisă de ea, posibil, cu milioane de ani în urmă; steaua e posibil să fi explodat și să fi devenit o gaură negră în timp. E doar o iluzie că văzutul este instantaneu. A vedea este a recepționa lumină. Ce obiect a reflectat acea lumină ne dă „prospețimea” informației; dacă obiectul este la mare distanță de noi, ce aflăm despre obiect este întârziat, raportat la distanță.

Dar cum sondezi fotonul? Nu avem cum studia fotonul... Nu avem niciun mod de a-l studia îndeaproape, de a-i observa  adevărata natură. Ați observat în filme ori în realitate acele sisteme de securitate cu laser de lumină roșie. Pare că observăm de la distanță cum se deplasează lumina. Dar, în fapt, recepționăm fotoni care vin de la acel fascicul laser către noi. Nu avem cum observa obiecte dacă nu emit sau reflectă fotoni.

Citește: Este imposibil să cunoaștem adevărata realitate a lumii

Iată un exercițiu mental cu privire la studiu fotonului: te apropii cu instrumentul potrivit de obiectul studiului și observi din ce constă. Asta merge la scară mare, dar nu cu un „ceva” care nu are masă, nu se oprește niciodată (are o viteză enormă, constantă, față de orice lucru) și nu experimentează timpul, ca fotonul. Fotonul nu poate fi așezat pe o masă de experimente și analizat. Și chiar dacă ar putea, prin absurd, să-l așezi pe masa de experimente, cum îl analizezi? Trimiți fotoni spre el, fotoni pe care să-i captezi ulterior ca să-ți arate cum arată un foton? Ajungem la absurdități, dar un astfel de exercițiu mental arată limitele definitive ale cercetării în anumite zone.


Ok, să ne oprim un pic și să tragem linie

Fotonul se deplasează cu viteza luminii, nu are masă (este, prin urmare, energie), nu experimentează timpul, este atât particulă, cât și undă, teoria cuantică îl înțelege ca o vibrație a câmpului fotonic, se poate transforma în alte particule fundamentale și este imposibil de explorat în profunzime.

Ce e fotonul? O entitate „fantomă”, paradoxală în tot ce știm despre el, esențial pentru viață, a cărui natură ultimă nu o vom stabili niciodată...





Citiți și:
Cum poate avea fotonul impuls, dacă nu are masă?
Cum poate fi atras un foton de gaură neagră, dacă nu are masă?
Introduce în teoria câmpurilor cuantice
Cum se poate transfera o particulă elementară într-o altă particulă elementară?

Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.
  • Comentariul tău, publicat ca „vizitator”, va fi evaluat în scurt timp de către un moderator în vederea publicării. Utilizatorilor care au cont pe site ori care folosesc conturile de FB, Twitter ori Google li se publică în mod automat comentariile.
    Nelu · 00:10 03.07.2021
    „Fotonul, purtător al undelor electromagnetice”. Fotonul poartă undele electromagnetice în portbagaj!? Lumina: o perturbare într-un ocean de fotoni! Fotonii se deplasează cu viteza undei de lumină precum niște gloanțe? O dogmă! E o legătură neașteptată între fotoni și fenomenul numit gravitație!  Denumirea cîmp: electric, magnetic, gravitațional etc, e, de fapt, o denumire a unui fenomen neînțeles în profunzime. Nu s-ar putea să existe și un ocean de cevaaa, în care o perturbație să se transmită cu viteza de milioane sau miliarde de ori viteza luminii?🤔🤔🤔
  • Comentariul tău, publicat ca „vizitator”, va fi evaluat în scurt timp de către un moderator în vederea publicării. Utilizatorilor care au cont pe site ori care folosesc conturile de FB, Twitter ori Google li se publică în mod automat comentariile.
    Gheorghe Adrian · 21:29 01.09.2021
    Parerea mea este ca fotonul, particula sau cuanta de lumina este o structura dinamica similara motorului electric liniar, care luneca hidrodinamic prin spatiul vid (prin oceanul eteric) cu viteza luminii c, fiind propulsat de forta electromagnetica. Se gaseste ca la nivelul fiecarei semiunde forta de inertie este echilibrata de forta electromagnetica. (Fi=m.a=Femg=B.I.L). Fotonul este particula de substanta si transporta masa, impuls energie. Masa fiecarei lungimi de unda a fotonului este egala cu fractiunea k din masa electronului. (k=9 miliarde). Translatia cu viteza uniform-rectilinie (datorita echilibrului dintre forta de inertie si forta electromagnetica) precum si periodicitatea curentilor eterici transversali, imprima caracterul undulatoriu al luminii. Masa, impulsul si energia imprima caracterul de particula al luminii. Patrunzand in mediu cu densitate energetica foarte mare (cum este mediul atomic) fotonul isi micsoreaza foarte mult viteza, se contracta si se refracta la 360 de grade si prin interferenta constructiva a tuturor undelor componente se structureaza intro unda stationara de mare amplitudine, similara unui motor electric rotativ, de turatie si putere mare, comportanduse ca o particula similara electronului.
Spune-ne care-i părerea ta...
caractere rămase.
Ești „vizitator” ( Fă-ți un cont! )
ori scrie un comentariu ca „vizitator”

 



Ar fi util dacă ne-ai sprijini cu o donație!
Donează
prin PayPal ori
Patron


Contact
| T&C | © 2021 Scientia.ro