Estoy tratando de entender cómo los fotones como portadores de la fuerza (o campo) electromagnético se manifiestan en un flujo de carga eléctrica, es decir, una corriente eléctrica. Tanto las explicaciones del modelo estándar (clásico) como las explicaciones de campo son bienvenidas. Soy un laico, así que... ¿ser amable?
Después de leer un poco, investigar, excavar y llorar, sigo volviendo a algunas explicaciones que parecen describir mejor el papel del fotón (pero aún así, sigo pensando que podrían ser inexactas).
Por ejemplo, alguien lo describió de esta manera: los electrones se mueven a través de un cable en una línea (corriente continua) porque se repelen entre sí, por lo que se "empujan" entre sí por el cable. Este empuje se expresa mediante fotones (algunos dicen fotones "virtuales", es decir, matemáticos, no "reales") que se intercambian entre los electrones que "empujan" los electrones alejándolos entre sí. Sin embargo, si estos fotones (¿virtuales?) empujan en todas las direcciones, empujarían contra ambos electrones en el cable (para una línea simplificada de electrones individuales, cada uno con uno "delante" y otro "detrás"). Sin embargo, la reacción de la celda seca (batería) que obliga a los electrones a salir por un extremo y los atrae por los otros extremos hace que el equilibrio, por así decirlo, mantenga a los electrones moviéndose en la dirección de la corriente.
Alternativamente, lo he escuchado de esta manera: un fotón es una onda en el campo de fotones. La "onda" es lo que hemos estado tratando de describir (algo incorrectamente) con la palabra "partícula". A medida que el fotón se mueve, interactúa con (algunos dicen que "crea") un campo eléctrico y un campo magnético (los campos eléctrico y magnético son perpendiculares entre sí). Los fotones que componen un campo eléctrico o magnético estático son virtuales, es decir, su energía y momento no satisfacen las condiciones de los fotones "reales": E = p*c. Los fotones son emitidos y absorbidos por partículas cargadas constantemente. Una partícula cargada emite y absorbe constantemente fotones virtuales (es decir, descritos matemáticamente). Los fotones solo interactúan con partículas cargadas, no entre sí. Cada fotón está rodeado por un grupo/cuadro/séquito de electrones (y otras partículas cargadas), a través de estas partículas cargadas asociadas, un fotón puede interactuar con otro fotón. Presuntamente (y probablemente erróneamente), el movimiento de estos fotones conduce a los electrones por nuestro cable para completar el circuito eléctrico y, por lo tanto, son responsables de la corriente eléctrica.
Finalmente, está esta cosa (que me encanta): https://www.youtube.com/watch?v=rxqZczaSA9c
... pero ¿qué diablos es eso? Un electrón constantemente succionando fotones y escupiéndolos, pero ¿cuáles son los cuatro "anillos" por los que están pasando? ¿Ondas en el campo electromagnético?
Imagine un cable lineal que también es una resistencia. Cuando una corriente directa lo atraviesa, y se imaginan dos electrones sucesivos en movimiento; el segundo debe ir hacia el primero por el voltaje; debido a la resistencia, el primero se ralentiza y el segundo se acerca al primero debido al voltaje. Entonces, dos electrones sucesivos se ven obligados a estar más cerca el uno del otro. Pero son del mismo tipo (negativo) de partículas cargadas. Por lo tanto, deben tratar de estar lejos el uno del otro. Simultáneamente, dos electrones sucesivos se ven obligados a estar más cerca y más lejos. Para evitar esta situación, se libera una energía en forma de onda. Esto es luz y esta es una onda de energía liberada de un campo eléctrico de electrones. El campo eléctrico se perturba para producir energía luminosa. Por otro lado, cuando se aplica energía lumínica sobre una celda solar, el campo eléctrico de los electrones se perturba y se produce corriente. La luz es una onda de campo eléctrico. Los nodos pueden imaginarse como fotones en los que se consolida la energía luminosa. Salir de las explicaciones habituales y mantener tales imaginaciones ayudaría a comprender los fotones y los rayos de luz.
Los fotones virtuales que describe son físicamente el flujo EM presente en un cable que transporta corriente eléctrica directa del campo eléctrico y magnético dentro y alrededor del cable.
Se sabe que tanto el flujo eléctrico como el magnético consisten en estas mismas corrientes coherentes de fotones virtuales que forman el campo E y el campo M del cable conductor en el espacio. No sé por qué esto no se menciona ampliamente en la literatura, lo que resolvería mucha confusión en torno a este tema, por lo que tanto el flujo eléctrico como el magnético, por lo tanto, también los campos de interacción E y M están formados por estos mismos fotones virtuales y que solo el rotacional y la divergencia de las líneas de flujo del campo cambian según el tipo de campo E o M.
Es cierto que los fotones virtuales no son exactamente iguales a los fotones normales de ondas de luz EM que se propagan. Nadie los ha observado discretamente en un laboratorio. Se teoriza que son los portadores de fuerza electromagnética entre los electrones y otras partículas cargadas. Sin embargo, comparten el mismo valor de espín 1 que los fotones normales. Por lo tanto, los bosones y los responsables de la interacción electromagnética deben considerarse en general como fotones. En pocas palabras, los fotones virtuales son básicamente fotones de longitud de onda muy corta intercambiados entre electrones.
De acuerdo con la teoría cuántica de campos QFT, cualquier perturbación que se propague en el campo escalar cuántico de fotones formado por estos fotones virtuales (que también existen en el espacio vacío) se considera un fotón normal.
Imagine este campo escalar de fotones virtuales como una hoja plana que se extiende en el espacio y luego la empuja con el dedo y hace una joroba en su superficie localmente que luego puede mover a lo largo de su superficie, esto representaría un fotón normal.
esfera segura
Stéphane Rollandin