La respuesta que suelo obtener (y estoy parafraseando) es que desaparecen y se absorben en forma de energía térmica.
Pero me cuesta creer que el fotón simplemente "desaparezca". El sentido común me dice que debe convertirse en algo o en otra cosa, y no simplemente desaparecer; pero el sentido común ya me ha traicionado antes.
Perdonen si esto es obvio; soy un estudiante de física de secundaria que acaba de aprender sobre la luz y está muy confundido con todo esto.
Bueno, la respuesta que se suele dar es a medias. Desaparecen (más sobre esto en un segundo). Dudaría en decir que se convierten en "energía térmica", tanto porque no usamos el término "calor" de esa manera en un sentido técnico como porque la mayoría de las veces nos gusta hablar de átomos que absorben fotones. En este caso, la energía del fotón se convierte en energía potencial del electrón que hizo la transición, y no es necesario hablar de calor.
Ahora, ¿puede desaparecer el fotón? La respuesta corta es que sí. Cuando se habla de que las cosas "no desaparecen sin más", lo que se está describiendo realmente es como una ley de conservación. Por ejemplo, decimos que la energía no se crea ni se destruye. Tu intuición de que las cosas no desaparecen sin más se debe probablemente a tu experiencia cotidiana de que los objetos generalmente pueden romperse en partes, pero no suelen destruirse. Esto no es cierto en el sentido de la física de partículas, normalmente. Hay que tener en cuenta la energía que transporta ese fotón, así como su momento y su momento angular. Pero el "número del fotón" no es una cantidad conservada como lo son la energía o (por ejemplo) la carga eléctrica. En realidad, un fotón no es más que una forma de ver las perturbaciones/excitaciones en el campo eléctrico, por lo que su "destrucción" sólo representa que la energía que estaba presente en el campo se ha trasladado a otro modo.
También se puede correlacionar con el efecto fotoeléctrico, en el que la energía (el fotón) es absorbida por los electrones y su energía aumenta, si la energía supera la función de trabajo, el electrón es emitido.
Cuando se enciende una bombilla, se crean fácilmente muchos fotones. Pero pueden desaparecer con la misma facilidad. Eso es porque son bosones y no tienen carga.
Piensa en las olas de un estanque. ¿De dónde "vienen" cuando tiras una piedra? ¿Adónde van cuando se disipan?
En realidad, es una analogía muy buena en cierto modo, porque las matemáticas que describen las ondas transversales son las mismas, pero diferentes en un aspecto muy fundamental: las ondas están cuantizadas.
En la teoría del campo cuántico, el campo (la superficie del estanque) está en todas partes, y puede excitarse (tirando una piedra dentro). El paso adicional del "todo o nada" es lo que da lugar a las partículas, pero eso es otro paso añadido a la cuestión. ¿A dónde va un bulto en la alfombra de un pasillo si consigues sacarlo a pisotones en lugar de desplazarlo? El bulto no es una "cosa" sino un "estado". (Me recuerda a "¿a dónde va tu regazo cuando te levantas?". Es curioso atribuir la condición de cosa a un objeto, pero es una descripción de un estado. estado (no un átomo de materia).
Ya he escuchado la pregunta "¿dónde va tu regazo?", pero sólo como una broma. Utilizarla como analogía para estados físicos como ese es brillante. (P.D., de pie ondas en la superficie de un estanque son cuantificado).
Las ondas estacionarias no tienen vueltas; las sentadas sí. ¿Por qué las ondas estacionarias en un estanque, como en un gutar, no pueden tener ninguna aplitud en la longitud de onda necesaria para encajar?
Estoy bastante seguro de que la masa de una alfombra (el exceso de área con respecto al suelo subyacente) es una cantidad que se conserva, y que sólo deja de conservarse en los límites de la alfombra. No sé de qué simetría proviene la conservación del exceso de área.
¿Cómo se crean los fotones?
Un partícula cargada aceleradora genera fotones tangencialmente así como un desaceleración uno. ¿De dónde vienen estos fotones? De la energía que transporta el electrón. En este sentido, los fotones no son más que un paquete de energía que se asocia al campo electromagnético. Este tipo de interacciones de los electrones e iones con los campos ocurre en la fosfera del sol, por ejemplo, generando el espectro luminoso que observamos.
Un fotón puede interactuar con partículas cargadas y ceder parte de su energía o incluso toda, y entonces "desaparece".
Los fotones también pueden producirse cuando los electrones que están unidos en los átomos por el campo eléctrico del núcleo , en orbitales estables pero en un nivel de energía excitado, caen al nivel de energía inferior liberando un fotón. Un fotón de la misma energía podrá lanzar el electrón al nivel energético superior, desapareciendo en el proceso.
Este aparecer y desaparecer no es un atributo exclusivo de los fotones. En general, las partículas que se encuentran con sus antipartículas desaparecen, porque todos los números cuánticos suman cero. Un electrón que se encuentra con un positrón desaparece en dos fotones. ¿A dónde van el electrón y los positrones? El fotón es una partícula más sencilla, ya que tiene menos números cuánticos que conservar, pero el fenómeno existe para todas las partículas en situaciones especiales, que descubrirás si sigues estudiando física.
¿Podría ser justo decir que un electrón o positrón es un fotón que se enredó con un holón y un espinón y se convirtió en un orbitón durante un tiempo? El hecho de que los electrones puedan enredarse tiene más sentido para mí si hay un bosón zumbando dentro de él a la velocidad de la luz, incluso si es virtual o una especie de bosón gague. Porque todo lo que se mueve a c no experimenta el tiempo, y algo que no experimenta el tiempo hace que la rareza cuántica sea mucho más fácil de reconciliar.
No, la física no trata de la equidad, sino de la coherencia de los modelos matemáticos con los datos. Las partículas virtuales son ficticias, son una expresión matemática variable, no medible en ningún sentido. Una construcción de modelo. Los electrones no tienen interior, son partículas puntuales.
Pero los fotones salen de los electrones en los experimentos todo el tiempo... ¿puedes demostrar que no lo hacen? Sé que a los físicos les gusta imaginar que no hay fotones dentro de un pequeño bolsillo dentro de un electrón que entran y salen cuando los fotones son absorbidos/emitidos, pero si los hubiera, ¿qué cambiaría?
Un fotón, a diferencia de otras partículas, no tiene un número que deba ser conservado, por lo que cuando es absorbido toda la energía presente va a excitar a la partícula que lo absorbió, permitiendo que no se rompa ninguna ley. Esto se debe al Teorema de Noether. http://en.m.wikipedia.org/wiki/Noether%27s_theorem
Esta es una respuesta terrible, y una forma terrible de enseñar física. Plantea la cuestión de "¿Por qué no es necesario conservar el número de fotones?" una pregunta a la que hay una respuesta muy física y fundamental. La naturaleza no se comporta porque las leyes de la física lo digan - las leyes de la física son como son porque la naturaleza y la lógica las obligan a ser así. La física no es dogmática - enseñar a los estudiantes que es dogmática hace un flaco favor a ambos.
Esta es una gran respuesta, y una gran manera de enseñar física. Es una respuesta concisa y directa a una pregunta concreta sobre un aspecto específico de la física. No crea una "dirección" artificial o una distinción entre "física" y "las leyes de la física": no crea una abstracción artificial donde no se requiere ninguna. Las abstracciones artificiales son una forma eficaz de estructurar el conocimiento aprendido, pero una forma ineficaz de comunicar nuevos conceptos.
@J... Actúas como si tuviéramos que decir por qué las cosas no se conservan. Pero, ¿por qué deberíamos suponer que lo son?
Voy a responder a la pregunta en los términos más sencillos que conozco.
Supongamos que sólo tiene un átomo de hidrógeno. Si un fotón de la frecuencia "correcta" "golpea" el átomo, su electrón saltará a un estado de excitación superior. Lo que esto significa, es que el energía del fotón (el propio fotón, ya que no tiene masa) se utiliza (entra) para que el electrón pase a un estado de excitación superior. En otras palabras, el energía cinética del fotón se convierte a energía potencial (el electrón tiene mayor energía potencial en el estado excitado superior).
La energía potencial es el "potencial para hacer trabajo". Un resorte, una banda elástica, el agua en la cima de una cascada, son todos ejemplos de energía potencial. Cuando el electrón se desplaza a un estado de energía "superior", tiene el potencial de ceder algo de energía, y esto se hace emitiendo otro fotón.
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Imagina una banda elástica que vibra, ahora usa algo para detener esa vibración. El objeto con el que la detengas habrá aumentado su energía (habiéndola absorbido de la banda elástica). Nada ha dejado de existir. Un fotón no es estrictamente una onda, por supuesto, ni el campo EM es una banda elástica, pero a efectos de analogía creo que funciona.
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Me resulta difícil de creer... Por favor, vea esto: youtube.com/watch?v=iMDTcMD6pOw
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Si lo prefieres, no estaría mal pensar en una carga eléctrica como un agujero en el universo en el que los fotones pueden desaparecer, o del que pueden aparecer. Es decir, la teoría más conocida (Modelo Estándar) para las interacciones de los fotones podría interpretarse de esa manera sin cambiar las matemáticas. SIN EMBARGO, este tipo de cosas son palabrería; en realidad no tienen un significado propio (el único significado real son las matemáticas) y esta interpretación en particular no es convencional, por lo que no sería una buena idea mencionárselo a tu profesor. (Y probablemente tampoco debería mencionarlo aquí...)
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¿En qué se diferencia "el fotón desaparece y es absorbido como energía térmica" de "el fotón se convierte en algo"? Concretamente, se convirtió en energía térmica. Como se convirtió en otra cosa, no es un fotón, así que el fotón sí desapareció. Pero +1 por reconocer que el sentido común es falible y te daría otro +1 si pudiera, ya que las respuestas reales son mucho más interesantes que el argumento basado en la lógica que acabo de dar.
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@aandreev Me cuesta creer todo esto de la cuántica. Es tan diferente a todo lo que he aprendido, donde ninguna de sus reglas parece aplicarse, y me resulta extremadamente difícil de creer. Creo que es natural. Y este mismo misterio me fascina absolutamente. Y creo que eso también es natural.
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Si quieres, se convierte en un orbitón. Después de todo, cuando los electrones cambian de órbita a una energía más baja, ¿qué sale? Un fotón :D Me gusta pensar que el fotón queda atrapado en el electrón. De esta manera, ver la televisión se siente liberador :P