¿El fotón tiene una medida de tamaño debido a su naturaleza de partícula?

Cuando se alcanzan energías de GeV y se miden experimentalmente las interacciones que ocurren por debajo de 1 fermi, las dimensiones nucleares, la cuestión del tamaño de una partícula elemental se separa del concepto de sus dimensiones.

Las partículas elementales del modelo estándar tienen dimensión 0. Esta certeza viene porque el modelo estándar teórico se ajusta muy bien a prácticamente todos los datos de partículas disponibles, y la dimensión cero de sus partículas constituyentes es uno de los bloques básicos en los cálculos.

Pero, en el nivel por debajo de Fermi, las partículas elementales de dimensión cero tienen interacciones complicadas, descritas por factores de forma , que crean un tamaño para ellas. En particular, para el fotón, el tamaño se considera una función de la estructura del fotón, que cambia con las energías de intercambio de interacción. Da un tamaño efectivo a los fotones, no uno fijo, sino uno que depende de la energía de la partícula de sondeo.

Los fotones de alta energía pueden transformarse en mecánica cuántica en pares de leptones y quarks, estos últimos fragmentados posteriormente en chorros de hadrones, es decir, protones, piones, etc. /M2; esto equivale a longitudes de vuelo tan grandes como 1.000 nanómetros para pares de electrones en un haz de fotones de 100 GeV, y todavía 10 fermi, es decir, el radio diez veces mayor de un protón, para hadrones ligeros.

Los factores de forma son una medida experimental de estos complicados diagramas virtuales que existen cada vez que una partícula elemental interactúa con otra.

Así una partícula elemental, incluido el fotón, tiene una medida de tamaño debido a las particulares posibilidades de interacción al dispersarse o ser dispersada por otras partículas elementales. Una medida de tamaño variable que depende de las transferencias de energía de las colisiones. Todavía es de dimensión cero.

Si tiene dificultades para visualizar esto, piense en un espacio de chispas, donde se aplica un campo eléctrico. Cuanto mayor sea el campo, mayor será la chispa vista, mayores serán las dimensiones espaciales que ocupa, sin embargo, la geometría del espacio es fija. De la misma forma las dimensiones geométricas de la partícula son cero, pero dependiendo de la energía de interacción tiene un tamaño.

Aunque el fotón parece existir sin volumen físico o tamaño geométrico, podemos medir la región donde la magnitud de la onda no es despreciable. Esto sucede aproximadamente a la mitad de un fermi, o aproximadamente$0.5*10^{-15}$metro.