Si la luz se propaga más lentamente que c en un medio como el aire, ¿qué sucede con la forma en que los fotones 'experimentan' el tiempo? A menudo se dice que un fotón no 'experimenta' el tiempo ya que su plano de simultaneidad se superpone completamente a su línea de mundo. Pero esto sucede no porque sea un fotón, sino porque viaja a c . Si los fotones viajan a una velocidad sublumínica, ¿significa que "experimentan" el tiempo? Además, ¿qué sucede con la masa (en reposo) de un fotón subluminal? ¿Tiene algún tipo de masa efectiva?
Los fotones son partículas elementales sin masa, como se define en el Modelo Estándar, y siempre viajan a una velocidad c en el vacío, cuando se miden localmente.
Ahora, hay dos formas de explicar/interpretar en este sitio por qué la velocidad de la luz en sí es más lenta que c en un medio, y los fotones individuales siempre viajan a la velocidad c cuando se miden localmente:
1.
Ahora bien, en un medio, es cierto que la luz misma viaja con una velocidad menor que la velocidad c, pero los fotones individuales todavía viajan a una velocidad c entre los átomos, en el vacío.
La imagen más simple es que la luz siempre viaja a la velocidad de la luz. Pero en un material viaja a la velocidad de la luz hasta chocar con un átomo. Luego se absorbe y se vuelve a emitir en la misma dirección, lo que lleva una pequeña cantidad de tiempo. Cuanto más sucede esto, más lenta es la velocidad media efectiva. Cuanto más denso es el material, más átomos hay en el camino.
¿Por qué la luz viaja más despacio en un medio más denso?
Es el frente de onda el que viaja realmente a velocidades menores que c en el vacío.
Tal vez una respuesta mía ayude a entender esto:
Entonces, los fotones individuales viajan a una velocidad c entre los átomos/moléculas e interactúan con ellos, y esta interacción lleva tiempo, y es por eso que el frente de onda clásico se ralentiza, y esto es proporcional a la densidad del medio, porque cuantos más átomos /moléculas con las que interactuar, más tiempo lleva.
2.
La propia luz que se propaga a través de un medio no debe manipularse por separado de la materia/medio por el que viaja.
La luz siempre viaja a una velocidad (local) de c, pero la luz en un medio no es solo luz, y por eso su velocidad puede ser inferior a c. La luz es un campo electromagnético oscilante, y cuando atraviesa algo que contiene partículas cargadas (es decir, cualquier materia hecha de electrones y protones), el campo eléctrico de la luz interactúa con esas cargas. Cuando la luz interactúa con las cargas, tenemos que describir el sistema luz/materia mediante una nueva función de onda que incluye todos los componentes que interactúan. Esto significa que la luz ya no es puramente luz: tenemos un sistema cuántico que mezcla la luz con las partículas cargadas. Esta mezcla produce una cuasipartícula llamada polaritón que tiene una partícula de masa distinta de cero, por lo que se mueve a menos de la velocidad de la luz.
¿Puede ser la velocidad de la luz en aire u otro medio?
Entonces, la respuesta a su pregunta es que tendremos un sistema cuántico, incluidos los fotones y las partículas de la materia/medio, con una nueva función de onda que describe a ambos.
Ruslán