La luz es un componente fundamental del mundo físico, no hay duda. Desentrañar su comportamiento es entender mejor el universo en el que vivimos.
La luz, y cualquier tipo de radiación electromagnética, está compuestas por partículas elementales llamadas fotones que no evidencian ninguna estructura, no tienen partes, son por lo tanto verdaderamentes fundamentales.
El concepto de fotón fue desarrollado por Einstein en los primeros años del siglo XX, basándose en la manera como la radiación es emitida y absorbida por la materia, de manera discreta. Sin embargo nunca usó la palabra fotón, que fue sugerida en 1926 por Gilbert Lewis.
La masa en reposo de los fotones es cero, y por consiguiente, de acuerdo a la teoría de la relatividad, no pueden estar en reposo, se mueven siempre a la fantástica velocidad de 300.000 Km/seg en el vacío.
Esta velocidad es la mayor velocidad posible a la que puede transmitirse materia o energía. En medios materiales el fotón es absorbido y reemitido por los átomos de la materia y por tanto su velocidad es menor. Los fotones no tienen carga eléctrica, son neutros. A pesar de que su masa es cero; transportan energía y cantidad de movimiento.
Desde el punto de vista de la física cuántica los fotones son los quantos del campo electromagnético, es decir, los responsables de las fuerzas eléctricas y magnéticas.
La descripción ondulatoria explica algunas observaciones. Pero no todas. Cuidadosos experimentos revelaron la existencia de estos paquetes de energía. Por ejemplo el efecto fotoeléctrico en el que un haz de luz arranca electrones al incidir sobre un metal, no puede entenderse sin invocar la noción de fotón. Por la explicación de este fenómeno, Einstein se mereció el premio Nobel en 1921.
Lo único que puede distinguir a un fotón de otro, es su frecuencia y por tanto su energía. En los fotones de la luz visible la sensación de color está asociada a distintas frecuencias: mayores para los tonos azules y menores para los rojos. Si la frecuencia es menor aún, encontramos los fotones de la radiación infrarroja, microondas y de radio. Su energía es muy baja para activar nuestra retina y por eso no los vemos. Si la frecuencia es muy alta, tampoco activan nuestra retina. Son por ejemplo los fotones ultravioleta, de rayos X o fotones gamma, de altísimas energías.
Los fotones son las más numerosas de las partículas elementales conocidas. Por eso fue tan tardío el descubrimiento de que la luz no es continua y hasta comienzos del siglo XX se pensaba que era una onda electromagnética continua y no un enjambre de partículas individuales. Un bombillo de 100 vatios emite unos cien mil millones de millardos de fotones cada segundo.
El sol emite cada segundo un número de fotones tan grande que tendría 45 ceros. Sin embargo los fotones emitidos por todas las estrellas del universo obvervable son apenas una minúscula fracción comparados con los fotones originados en el big bang. Por cada protón o electrón base de la materia ordinaria, hay alrededor de mil millones de fotones de origen cosmológico. Alrededor de cuatrocientos de ellos están presentes en cada centímetro cúbico de nuestro universo. Esta radiación, que hoy está en el rango de las microondas tiene codificada información valiosa sobre cómo era el temprano universo.
Afortunadamente la física contemporánea comprende bastante bien a los fotones y sus interacciones con la materia. Gracias a los fotones y a esta comprensión podemos mirar mejor al universo.
Héctor Rago
Gracias a los fotones!! Cuanta energía! Cuanto amor!!!
Excelente….síganos ilustrándonos.