Não apenas um fóton surge literalmente do nada, mas também, assim que nasce, dispara a 300 milhões de metros por segundo. Não, não acelera, ou não existe ou acontece, e se o faz, está sempre correndo à velocidade da luz, até que volta a mergulhar no nada quando é absorvido.
Os fótons não aceleram, mas já estão viajando a 300 milhões de metros por segundo quando são emitidos. (Crédito da foto: Pexels)
O nascimento de um fóton
Elétrons residem dentro de átomos em diferentes níveis de energia. Quando excitamos elétrons, por exemplo, no caso de um bulbo, aquecendo os átomos de tungstênio, elevamo-los a níveis de energia mais altos. No entanto, a natureza busca estabilidade; elétrons abominam a escalada para níveis mais altos. Para alcançar a estabilidade, os elétrons retornam aos seus níveis originais ou até mais baixos. Quando um elétron faz esse salto para baixo, o átomo emite um fóton. À medida que milhões e bilhões de elétrons baixam simultaneamente para níveis mais baixos, o tungstênio desencadeia uma enorme torrente de fótons.
Então, basicamente, a luz ou um fóton nascem quando um elétron transita de um nível de energia mais alto para um nível de energia mais baixo. No entanto, o escritor pergunta:
Se você fosse espiar dentro de um átomo, você encontraria um exército oculto de fótons incontáveis, prontos para emboscar o comando do elétron?
Bem não. O elétron pula para um nível de energia mais baixo porque anseia por estabilidade, e para conseguir isso, ele precisa perder a energia que o forçou a subir em primeiro lugar. Como o artigo explica:
O universo, diferentemente do caso da energia térmica, não pode desperdiçar essa energia organizada; deve colocar a energia extra em algum uso. O resultado é a criação instantânea de um fóton; ela literalmente surge de nada, seja lá o que for.
Como os fótons são criados. (Crédito da foto: Brighterorange / Wikimedia Commons)
O fóton emitido apenas viaja ou já está viajando a 300 milhões de metros por segundo. Não acelera de 0 m / s para 300 milhões m / s instantaneamente. Alguns podem atribuir essa excentricidade à total falta de massa de um fóton, mas isso não é verdade. Quando um nêutron livre eventualmente decai para um próton, criando um elétron e um antineutrino no processo, também por puro nada, a propósito, o elétron emitido é consistentemente observado como já viajando a uma velocidade fixa. Não acelera, apesar de possuir massa. Então, o que no mundo está acontecendo?
Uma compreensão melhor é alcançada quando olhamos para um fóton – e um elétron, aliás – não como uma esfera rígida, não como uma partícula, mas como uma onda, como uma ondulação em uma lagoa.
O fóton como uma onda
As partículas elementares exibem o que é chamado de dualidade onda-partícula : elas existem como ondas e partículas. Até o elétron, a partícula fundamental que o constitui, existe como uma onda. Por esta razão, mesmo algo sólido e grande como você, ou mesmo a Estátua da Liberdade, está associado a um comprimento de onda! É claro que é escassa, na faixa de um bilionésimo de um bilionésimo de um bilionésimo de um bilionésimo de metro, mas existe, no entanto.
Os elétrons se comportam como ondas quando, depois de serem lançados através de duas fendas, desenham um padrão de interferência, a própria impressão digital das ondas, em uma tela à sua frente.
Uma partícula elementar pode ser considerada como uma perturbação ou excitaçãoem seu campo de onda correspondente. Assim, enquanto um elétron é uma perturbação ou a excitação do campo de elétrons, um fóton é uma perturbação ou excitação do campo eletromagnético. É uma onda no lago eletromagnético. Agora, tenha em mente que ondulações em um lago induzidas por uma pedra lançada nele não aceleram; eles não começam como imóveis e ganham velocidade gradualmente. Em vez disso, eles irradiam para fora no instante em que a pedra toca a água. O fóton ou a onda eletromagnética já está viajando a 300 milhões de metros por segundo, porque é assim que as ondas se comportam!
(Crédito da foto: Pixabay)
Se você achar isso absurdo, não se preocupe, você não está sozinho. O absurdo surge do fato de que tendemos a confundir partículas mecânicas quânticas com objetos do cotidiano de massa m, que quando submetidos a uma força F, são acelerados por um m / s² . Partículas mecânicas quânticas, no entanto, são tudo menos objetos do cotidiano; eles são diferentes de tudo que já encontramos. Mesmo o ganhador do prêmio Nobel e uma das mentes mais brilhantes do século passado, Richard Feynman, apesar de ser um pioneiro da Eletrodinâmica Quântica (QED), refletiu: “Se você acha que entende mecânica quântica, não entende mecânica quântica .