¿Hay alguna diferencia entre la velocidad de la luz y la de un fotón?

Question

Como en el título, tengo curiosidad por saber si hay una diferencia entre la velocidad del fotón y la velocidad de la luz, y si la hay, ¿cuál es la causa de tal diferencia?

Answer 1

En la mecánica cuántica, una partícula puede tratarse como una onda y una onda puede tratarse como una partícula. Es la famosa dualidad onda-partícula. No voy a profundizar más en esto porque ya se ha discutido hasta la saciedad en muchas preguntas anteriores. Busca en este sitio dualidad onda-partícula si está interesado en saber más.

En cualquier caso, suponiendo que interprete correctamente tu pregunta, estás preguntando si la velocidad de la partícula, es decir, del fotón, es la misma que la de la onda luminosa. Y la respuesta es que sí. Sin embargo, esto es bastante inusual y de hecho sólo se aplica a las partículas sin masa como los fotones. Si tomamos partículas como los electrones que tienen una masa distinta de cero, la velocidad de la onda no es igual a la velocidad de la partícula.

Las razones de esto se vuelven muy técnicas rápidamente, y supongo que no quieres entrar en todos los detalles sangrientos. En resumen: asociamos dos velocidades a una onda, la velocidad de fase y el velocidad del grupo . A riesgo de simplificar demasiado, la velocidad de fase es la velocidad asociada a la onda y la velocidad de grupo es la velocidad asociada a la partícula correspondiente. Para cualquier partícula masiva las dos velocidades son diferentes, pero para una partícula sin masa son iguales. Por eso la velocidad de la onda luminosa es la misma que la del fotón.

Answer 2

Comentario a la pregunta (v4):

Parece relevante mencionar que hay en principio podría ser una diferencia entre la constante del límite de velocidad universal $c$ (que suele denominarse casualmente como el velocidad de la luz en el vacío ), y la velocidad real de la luz en el vacío si el fotón tiene una masa en reposo, al menos desde un punto de vista experimental. Por supuesto, hasta ahora no se ha detectado ninguna masa en reposo del fotón que no sea nula. Véase también este Post de Phys.SE y enlaces en el mismo.

Answer 3

Hace tiempo que no lo hago, pero lo que entiendo de la QED de Feynman es que la velocidad de un fotón es desconocida (Heisenberg) - los fotones que viajan en el vacío están alrededor de la velocidad de la luz +-, pero en cualquier instante la velocidad difiere debido a la incertidumbre. Los fotones que van más rápido y más lento que la velocidad de la luz se anulan de la misma manera que los fotones que rebotan en un espejo se anulan todos menos la reflexión de igual ángulo.