¿Qué es un fotón y cómo se crea?
Los fotones son partículas fundamentales sin masa. Son las que componen la luz, y otras formas de radiación electromagnética. Su existencia fue postulada a principios del siglo XX, para explicar algunos fenómenos cuánticos relacionados con la emisión y absorción de luz.
Hoy en día los fotones están en el centro de múltiples aplicaciones tecnológicas. Son claves, para entender los procesos físicos del universo. Hoy sabremos qué es exactamente un fotón, cuáles son sus propiedades y de dónde provienen estos cuantos de luz.
Propiedades de los fotones
Los fotones poseen algunas propiedades contraintuitivas derivadas de su naturaleza cuántica. Por ejemplo, aunque viajan a la velocidad de la luz, desde el punto de vista de un fotón el tiempo no transcurre. Y es que, los cuantos no experimentan el paso del tiempo.
Asimismo, aunque no tienen masa, poseen cantidad de movimiento. Eso les permite ejercer presión sobre objetos. Esta presión de radiación, es la que hace que la luz de las estrellas empuje el polvo interestelar.
Origen de los fotones
Transiciones atómicas
Uno de los orígenes más comunes de los fotones, es la emisión producida en los átomos cuando sus electrones cambian de niveles energéticos. Los electrones sólo pueden ocupar determinados estados cuánticos discretos. Cuando decaen a un nivel más bajo, emiten fotones con una energía igual a la diferencia entre ambos estados.
Estas transiciones electrónicas dan lugar a los fotones visibles o ultravioleta emitidos por los tubos fluorescentes, láseres y muchas otras tecnologías.
Reacciones nucleares
Otra fuente muy relevante de fotones, son las reacciones nucleares que ocurren en el interior de las estrellas. Como por ejemplo, nuestro Sol. En procesos de fusión, cuando núcleos ligeros como el hidrógeno se fusionan para formar núcleos más pesados, se libera una enorme cantidad de energía.
Parte de esa energía es en forma cinética, y parte en fotones gamma muy energéticos. Estos fotones emergen desde el corazón solar, e impregnan todo el universo visible.
Aniquilación materia-antimateria
Los fotones también se originan, cuando partículas de materia encuentran sus correspondientes antipartículas y se aniquilan entre sí. Un claro ejemplo son los positrones, antipartículas de los electrones habituales.
Cuando un positrón colisiona con un electrón, ambos se destruyen y su masa se transforma completamente en energía electromagnética. Usualmente en forma de fotones gamma.
Otras fuentes de fotones
Además de los casos anteriores, los fotones también se crean cuando cargas eléctricas aceleran su movimiento. Tanto en interacciones de partículas de alta energía, como por efectos cuánticos en el propio vacío.
Los fotones están así detrás de un sinfín de fenómenos luminosos. Como las auroras boreales, los rayos cósmicos o las ondas de radio utilizadas para las telecomunicaciones.
Conclusiones
En definitiva, los fotones son las partículas portadoras de la radiación electromagnética. Están dotadas de propiedades cuánticas muy particulares. Surgen por diversos procesos atómicos y subatómicos: transiciones electrónicas, fusiones nucleares, aniquilación materia-antimateria o aceleración de cargas.
Los fotones explican la naturaleza corpuscular de la luz. Son esenciales, para el funcionamiento del universo a todos los niveles.