Lo que busco aquí es entender si el campo eléctrico en su forma pura entre el electrón y el protón es uniforme o tiene algún tipo de naturaleza de onda/partícula o ambos, tiene frecuencia o longitud de onda, o está cuantificado. ?.
No quiero ninguna explicación de los efectos del campo eléctrico o de los mismos, quiero entender el campo en sí. Por favor, dígame algo que no sepa de mi educación en ingeniería.
El campo eléctrico en sí no es accesible mediante experimentos. Solo podemos observar, por ejemplo, trayectorias de partículas cargadas, etc., para encontrar las fuerzas a las que están sujetas. Todo se reduce a que el campo eléctrico es solo un concepto teórico utilizado para describir los fenómenos cubiertos por la electrodinámica.
Por lo tanto, no podemos hacer una declaración definitiva sobre la naturaleza del campo eléctrico. Realmente depende de la teoría que estés considerando. En la electrodinámica clásica desarrollada en el siglo XIX, los campos eléctricos y magnéticos son campos vectoriales que impregnan todo el espacio. Es decir, para cada posición en el espacio existe un vector de campo eléctrico y magnético correspondiente, respectivamente. Por supuesto, uno puede tener una descripción completamente equivalente en el espacio de momento (o Fourier) tal que uno asigne un vector de amplitud de campo eléctrico y magnético a cada vector de onda . La descripción en espacio de momento es más adecuada para describir la propagación de ondas, por ejemplo, radiación dipolar, mientras que la representación en espacio de posición se usa predominantemente en electro/magnetostática.
A principios del siglo XX, se desarrolló la relatividad especial y se hizo evidente que el campo eléctrico y magnético son básicamente el mismo fenómeno y se mezclan al cambiar el marco de referencia. Por ejemplo, la persona A viaja en un tren y lleva una carga eléctrica. Ella solo observará (los efectos de) un campo eléctrico. Al mismo tiempo, la persona B se para en el andén mientras pasa el tren. Para ella, la carga en movimiento que lleva la persona A es básicamente una corriente que fluye, es decir, observará (los efectos de) un campo magnético. Las ecuaciones de Maxwell (que describen la electrodinámica clásica), que normalmente se expresan en términos de campos eléctricos y magnéticos, se pueden reformular en una forma ("covariante") que es independiente del marco de referencia. En esta versión, aparece un tensor de campo electromagnético en las ecuaciones que combina campo eléctrico y magnético. Así, en la descripción relativista, se asigna un tensor de 4x4 componentes a cada punto en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Aún así, la teoría eslo mismo que la versión original de la electrodinámica clásica pero el tensor de campo electromagnético es un objeto muy diferente.
En el mismo año que Einstein publicó sus trabajos sobre la relatividad especial, también publicó una explicación del efecto fotoeléctrico que apuntaba hacia la luz (radiación EM) constituida por fotones, es decir, partículas cuantificadas sin masa que transportaban energía y cantidad de movimiento. También hubo alguna otra evidencia experimental relacionada con la radiación del cuerpo negro. Finalmente, se desarrolló la mecánica cuántica que se ha desarrollado aún más en la teoría cuántica de campos (específicamente la electrodinámica cuántica, QED) donde nuevamente tenemos una descripción en términos de campos, es decir, asignamos un objeto a cada punto en el espacio (espacio de posición o momento) . Dentro de QED, estos objetos son operadores para la creación y aniquilación de partículas. Si desea una introducción a QED, le sugiero el libro de RP Feynman "QED: La extraña teoría de la luz".
Esta visión general de la evolución de nuestra comprensión de la "luz" no es completa. Mi punto es que no podemos hablar sobre la naturaleza del campo eléctrico. Simplemente no es real, es una construcción teórica para pensar en términos de electrodinámica clásica no relativista. A medida que la física perfeccionó su comprensión y surgieron nuevas teorías, la noción de campo eléctrico fue anulada por otros conceptos que a su vez serán anulados a medida que la ciencia progrese más.
El campo eléctrico es el límite continuo del campo de fotones cuantificado, en lo que respecta al modelo estándar. Por lo tanto, en la "realidad" (en la medida en que consideremos la realidad del modelo estándar y no una teoría de campo efectiva en sí misma), las variaciones de la medición del campo eléctrico son en realidad fotones que golpean su dispositivo de medición.
Valter Moretti