Fotones de alta y baja velocidad

Desafortunadamente, la animación es engañosa. La velocidad de la luz es constante y todos los fotones, de cualquier energía, viajan a la misma velocidad. Los fotones de mayor energía tienen longitudes de onda más pequeñas (o, de manera equivalente, una frecuencia más alta) pero no una velocidad diferente.

Desafortunadamente, esto es difícil de ilustrar claramente. La razón por la que la ilustración muestra los fotones de mayor energía como más rápidos se debe a la naturalidad de equiparar la velocidad con la energía cinética de un objeto. Para la mayoría de las personas, "tiene sentido" que una partícula más energética se mueva más rápido, incluso si esta no es una descripción precisa del fenómeno.

No. La energía de un fotón no está ligada a su velocidad. todos los fotones se mueven a la misma velocidad$300.000 km/s$, que corresponde a la velocidad de la luz. Las diferentes energías de las imágenes están asociadas a la frecuencia o longitud de onda de esta. a mayor longitud de onda, menor energía y viceversa. esto es:

En función de su longitud de onda, las radiaciones electromagnéticas reciben diferentes nombres, que van desde los rayos gamma de energía (con una longitud de onda de unos picómetros) hasta las ondas de radio (longitudes de onda del orden de kilómetros) pasando por el espectro visible (la longitud de onda está en el rango de las décimas de micrómetro).

En la respuesta del usuario 48649 se da un ejemplo de una observación que puede interpretarse como dos velocidades diferentes.

Un telescopio que observaba una supernova a más de 16 mil millones de años luz de distancia registró recientemente que el fotón de baja energía llegaba entre 5 y 7 segundos más tarde que su equivalente de alta energía.

Esta publicación muestra que en realidad esta afirmación es en parte cierta, solo que la distancia y la certeza de la conclusión es incorrecta. El Dr. Robert Wagner, del Max-Planck-Institut für Physik, München, descubrió que había una brecha de hasta 5 segundos entre los fotones de baja y alta energía provenientes de un núcleo galáctico activo (Markarian 501) a SIETE mil millones de años luz de distancia. Esto no quiere decir que esta sea una prueba definitiva, como señala el Dr. Wagner: "No podemos excluir, sin embargo, la posibilidad de que el retraso que encontramos, que es significativo más allá del 95% CL, se deba a algún efecto dependiente de la energía en la fuente". ."

La velocidad de la luz depende del medio, nota$c/v= \mu$, dónde$\mu$es el índice de refracción del medio. Pero en este caso, es correcto decir que un fotón tiene una EC dada por$E = hc/ \lambda$en el vacío Sin embargo, en las interfaces entre medios, utilizando el principio de Huygen,

$\lambda$₁$/ \lambda$₂$= v$₁$/ v$₂ . Entonces, la luz tiene una velocidad definida en un medio dado, y su energía depende de su frecuencia.$\nu$, que es una propiedad de la fuente, como$E=h\nu=hv/\lambda$.

La animación es, en este caso, extremadamente engañosa.

Todas las ondas electromagnéticas viajan a la misma velocidad en el mismo medio, según

Es solo que las ondas más enérgicas lograrán más latidos por segundo (mayor frecuencia), pero esto significa que por cada latido, la onda más enérgica viaja una distancia más corta, porque el intervalo de tiempo por latido disminuye, según:

Entonces, al final, una mayor densidad de latido espacialmente da como resultado una longitud de onda más corta, porque:

debe aplicar para que (1) sea verdadero.

En realidad, la velocidad de la luz no es constante. Un telescopio que observaba una supernova a más de 16 mil millones de años luz de distancia registró recientemente que el fotón de baja energía llegaba entre 5 y 7 segundos más tarde que su equivalente de alta energía. Esto se usó como prueba de que el tejido del espacio-tiempo no es suave, sino que se compara con una espuma espumosa que puede afectar la forma en que viajan los fotones. El científico en el centro de esta investigación se apresuró a señalar que sus hallazgos en realidad socavarían un principio de la física sostenido durante mucho tiempo... ¡¡¡que la velocidad de la luz es cualquier cosa menos constante!!!