¿Cuál es la frecuencia más alta posible, la longitud de onda más corta, para una onda electromagnética en el espacio libre, y qué la limita? ¿Es diferente la respuesta para las ondas EM en otros materiales o circunstancias? ¿Cómo podrían generarse y transmitirse ondas de esta frecuencia, de nuevo si es posible?
La teoría de cuerdas supone que la covarianza de Lorentz es una simetría perfecta de nuestro mundo. Si eso es cierto, significa que un solo fotón puede tener una energía arbitraria, incluso mayor que la longitud de Planck.
Se necesitan al menos dos fotones que no sean paralelos para tener un marco de reposo en el que se pueda generar algo como un agujero negro planckiano que los absorba. Pero los estados monofotónicos no pueden limitarse energéticamente así en un vacío puro.
Si el vacío no es puro, es de suponer que el fotón ultraplanckiano reaccionará con los fotones del fondo creando agujeros negros en el marco de reposo y siendo absorbido por él.
Se teoriza que el Longitud de Planck es la menor unidad significativa de distancia. Una onda con esa longitud de onda tendría una frecuencia de $\approx 6.2\cdot 10^{34}\,\text{Hz}$ . Un rayo gamma suele tener una frecuencia de $>10^{19}\,\text{Hz}$ . Dado que la energía de un fotón es directamente proporcional a su frecuencia, este límite superior teórico requeriría procesos mucho más energéticos que los que concebimos actualmente. Cada uno de los fotones implicados transportaría $41\,\text{joules}$ o $2.56\cdot 10^{20}\,\text{eV}$ de energía.
¡Son muchos voltios!
Bueno, pero ahí tienes una bonita paradoja: como la teoría de cuerdas supone que la covarianza de lorentz es una simetría perfecta del mundo, un solo fotón podría tener cualquier energía, incluso mayor que la energía de Planck. Se necesitan al menos dos fotones para tener un marco de reposo en el que se forme un agujero negro de Planck
En realidad, la longitud de Planck no es la menor unidad significativa de distancia, lo cual es un error muy extendido. Pero existe la teoría de que hay un cierto tamaño por debajo del cual cualquier objeto colapsa hasta convertirse en un agujero negro, y ese tamaño es probablemente del orden de la longitud de Planck.
Las frecuencias más altas medidas de ondas EM son los rayos gamma y se producen normalmente a partir de la desintegración de núcleos atómicos. Las fuentes más potentes de rayos gamma (y normalmente las de menor longitud de onda) son las causadas por fenómenos astronómicos. Recientemente se ha producido un estallido de rayos gamma muy potente procedente de Cygnus-A. Se estima que el estallido de rayos gamma fue el resultado de que el agujero negro engullera algo con una masa tres veces superior a la de la Tierra.
No existe un límite superior teórico para la frecuencia de los rayos gamma. Para hacer uno más grande que lo que hemos visto hasta ahora será necesario partir de un agujero negro supermasivo y de algo mucho más grande que la Tierra. No es del todo reproducible en el laboratorio.
¿A qué frecuencia la longitud de onda = la altura de la amplitud de la onda ?
A 7,7646 x 10 20 Hz. La longitud de onda y la amplitud asociadas son 3,861 x 10 13 m. La longitud de onda Compton del electrón es 2,426 × 10 12 m, que es 2 veces esta amplitud.
La altura de onda = el espacio físico que ocupa la altura de onda en el espacio, similar a la longitud de onda. Mi hipótesis es que la altura de onda de la onda electromagnética básica es fija.
Correcto. Echa un vistazo a algunas imágenes del espectro electromagnético, observa que la amplitud es la misma independientemente de la frecuencia, y observa que la dimensionalidad de la acción h puede expresarse como momento x distancia. Observa también que la constante de Planck reducida es h dividida por 2.
Es importante tener en cuenta que una onda electromagnética es un onda electromagnética . Algunas personas te dirán que se trata de una onda eléctrica y una onda magnética que se generan mutuamente y que, por tanto, no se necesita ningún medio. Eso no es cierto. Consulta la Wikipedia artículo sobre ondas electromagnéticas y fíjate en esto:
"Además, los campos lejanos E y B en el espacio libre, que como soluciones ondulatorias dependen fundamentalmente de estas dos ecuaciones de Maxwell, están en fase entre sí. Esto está garantizado ya que la solución de onda genérica es de primer orden tanto en el espacio como en el tiempo, y el operador de rizo en un lado de estas ecuaciones da lugar a derivadas espaciales de primer orden de la solución de onda, mientras que la derivada temporal en el otro lado de las ecuaciones, que da el otro campo" .
Lo que la gente llama onda eléctrica es en realidad la derivada espacial de la onda electromagnética, mientras que la onda magnética es en realidad la derivada temporal. No son más que dos aspectos de la misma onda, no dos ondas diferentes. Y como dijo Maxwell , "la luz consiste en ondulaciones transversales en el mismo medio que es la causa de los fenómenos eléctricos y magnéticos" . Cuando una onda oceánica viaja a través del mar, el mar ondea. Cuando una onda sísmica viaja a través del suelo, el suelo se ondula. Cuando una onda gravitatoria viaja a través del espacio, las ondas espaciales. Véase LIGO :
"Albert Einstein predijo la existencia de las ondas gravitacionales en 1916 en su teoría general de la relatividad. Las matemáticas de Einstein demostraban que los objetos masivos en aceleración (como las estrellas de neutrones o los agujeros negros que orbitan entre sí) perturbarían el espacio-tiempo de tal forma que "ondas" de espacio distorsionado irradiarían desde la fuente (como el movimiento de las ondas que se alejan de una piedra arrojada a un estanque)".
Lo mismo ocurre con una onda electromagnética. Cuando una onda electromagnética viaja a través del espacio, ondas espaciales .
de: John Duffield
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