¿Tiene o no longitud de onda un fotón?

Question

He leído esta pregunta donde anna v dice:

El fotón es una partícula elemental del modelo estándar de la física de partículas. No tiene longitud de onda.

¿Qué se entiende exactamente por longitud de onda de un fotón?

Y este otro donde Emilio Pisanty dice:

La frecuencia y la longitud de onda del fotón son las mismas que las del modo clásico correspondiente. Si el estado del campo es tal que, siempre que se mire, sólo hay una excitación presente, entonces decimos que el campo está en un estado monomodo, de fotón único. Este fotón tiene entonces una frecuencia (=/2) y una longitud de onda (=2/k) bien definidas.

Frecuencia y longitud de onda de los fotones

Y si miras en este sitio, encontrarás numerosas ocasiones en las que se habla de la longitud de onda de un solo fotón.

Relación entre las ondas de radio y los fotones generados por una corriente clásica

¿Cuántas longitudes de onda abarca un solo fotón?

Ingenuamente, pensaría que un fotón tiene energía y frecuencia asociadas, y puesto que la frecuencia y la longitud de onda están inversamente relacionadas (en el vacío), incluso un solo fotón podría tener también una longitud de onda. Pero si lo interpreto como una partícula puntual definida en el modelo estándar, entonces el significado de longitud de onda no es tan obvio.

Pregunta:

1. ¿Tiene o no longitud de onda un fotón?

Answer 1

Este es un comentario largo.

En el modelo estándar de la física de partículas, el fotón es una partícula puntual axiomática, sólo tiene espín +/-1, energía=hnu, masa cero y velocidad igual a la de la luz. La longitud de onda no tiene sentido para las partículas puntuales. El modelo estándar se valida continuamente en lo que respecta al comportamiento del fotón.

Después de varias discusiones sobre cuestiones similares he llegado a la conclusión de que el término "fotón", tal como se define en la física de partículas, se define de forma diferente en la óptica cuántica, y el uso del mismo término para describir dos cosas diferentes da lugar a la confusión .

Para empezar, se pueden tener muchas teorías de campo útiles y matemáticamente consistentes con operadores de creación y aniquilación operando sobre campos. (Conocí la teoría de campos en un cálculo de física nuclear allá por 1962).

Creo que en óptica cuántica tienen una teoría de campos que describe bien el comportamiento de la onda electromagnética clásica en un estado cuántico, como un campo fotónico colectivo sobre el que se crean excitaciones , con operadores de creación y aniquilación. A esas excitaciones las llaman "fotones" , creando la confusión semántica.

Estos "fotones" son estados compuestos de la partícula elemental fotones, pero son fundamentales en su teoría de campo, y pueden tener longitud de onda.

En este pregunta aquí y discusiones, incluido el chat, entendí la diferencia semántica.

En mi opinión, en física es erróneo que la misma palabra defina dos entidades diferentes, sobre todo confundiendo las de partículas elementales del modelo estándar con otros modelos muy útiles en subdisciplinas de la física.

Todas las subdisciplinas de la física surgen del modelo estándar de partículas elementales y, en mi opinión, la terminología debe ser coherente y no confundir.