Fotones bailando al son de la gravedad

[Zalioth]

Muy cierto Nicolás, se me había olvidado que los objetos capaces de modificar la trayectoria de la luz gravitacionalmente son muy masivos, y deforman el contínuo espacio-tiempo a su alrededor... Supongo que lo más complicado de todo esto es cambiar la forma de pensar de mecánica clásica a mecánica cuántica ^^. Muchas gracias a todos por ayudarme a ver la masa de la luz... o a no verla .

[Guest]

[.

Por lo tanto la luz no necesita masa para ser "afectado" por la gravedad

.

Pero, la tiene, Nicolás :o Lo siento (La falta de verdadera puntualización de lo que es un fotón, un rayo , un haz y Energía.) Fue la primera lección que pedí al Foro, al iniciar mis post. Y se me da la razón, en el sentido de que no está muy claro que todo el mundo interprete lo correcto.

¿No se podrían editar las definiciones de este glosario, para servir de pauta a las futuras demandas?. Porque llevo cerca de un centenar de intervenciones en las que he propalado tal presunción. Y si fuera otro de mis numerosos errores, no sé si es para reir o llorar.

Saludos del Abuelo.

[Nicolas]

Hola carlos, si no me equivoco estas son las cualidades que hoy le son conferidas al fotón por las teorías físicas fundantes: es el bosón encargado de la interacción electromagnética, posee carga nula, sabor nulo, spin 1 y MASA nula. Lo que si tiene es una energía asociada a su frecuencia, pero no a su masa. Hoy en día la teoría que con mayor presición describe su interacción es la QED (quantum electrodynamics). Como dije antes, el hecho de que las principales teorías establezcan que la masa del fotón es nula no significa que sea así enrealidad, pero por ahora es como se le ve. Además un problema importante con el que trabajan las teorías es el mismo concepto de masa, muchas de sus esperanzas penden del descubrimiento del bosón de Higgs.

[inavarro88]

Rizando el rizo les lanzo una pregunta. Para ello tengo en cuenta que asumimos la masa en reposo Mo de un foto igual a 0.
Desde aquí podemos plantearnos cuál es la energía de estos y parece ser que Energía= K · u, donde K es la cte de Planck y u su frecuencia. Según esto, la energía de un fotón depende de su frecuencia. Ahora bien, también sabemos que la energía total es E = M·C^2. Si igualamos ambas expresiones y tenemos en cuenta la expresión para la masa relativista antes expresada (creo que está en mi primera intervención en este mismo Post), nos encontramos que, o bien la velocidad depende de la frecuencia de oscilación, o bien la masa en reposo no es 0 para todos los fotones.
¿Y ahora?
Seguro que he metido la gamba en alguna de las ecuaciones pero ahora mismo no caigo, si alguien puede sacarme de este lío se lo agradeceré eternamente, o bien hasta que algún fotón se detenga.

Saludos tinerfeños

[Alex]

Buena aportacion inavarro88!, no creo que hayas metido la gamba.... De lo que expones, se desprende que m=E/c^2=hu/c^2 (u=frecuencia; h=cte.Plank; m=masa relativista). Es decir se denota un comportamiento inercial de los fotones.
Creo que Pound y Rebka por los años 60, detectaron experimentalmente este comportamiento, observando que rayos de alta frecuencia (gannma) sufrían un cambio en su frecuencia (corrimiento gravitacional al rojo) cuando se alejaban verticalmente de la superficie terrestre. Encontraron un cambio relativo (Variacion u/u) del orden de 10^-15. Este efecto también es observable especialmente en las enanas blancas y en el propio Sol. Es también un medio para estudios astrofísicos de objetos celestes... Creo que el fotón tiene una masa relativista comprobada. De la masa "en reposo", mejor olvidarse, porque no se concibe un foton en reposo (esto es como una aberración, aunque carlos lo quiera congelar! ), unicamente se utiliza para dar respuesta a ciertos requisitos matemáticos y se acepta de forma puramente teorica y testimonial, pero un foton en reposo no es nada, no existe, no tiene sentido... es como plantearse en matemáticas una ¡¡ división por cero!! Mi primer suspenso en matematicas, fue por poner que x/0 = inf. Esto quiere decirse que es preferible llegar a un 0/0 que no a un x/0 (este último resultado es como un fracaso científico).

Dicho esto no entiendo muy bien:

o bien la velocidad depende de la frecuencia de oscilación, o bien la masa en reposo no es 0 para todos los fotones

¿Por que llegas a esta conclusión..? Es que, si sigo los pasos que indicas, no llego a nada de eso:

h.u = [m0/(RAIZ 1-v^2/c^2)].c^2. = m.c^2 y por tanto lo unico que se desprende es que la masa relativista de un foton es proorcional a su frecuencia m=h.u/c^2 y esto es lo que probaron Pound y Rebka utilizando rayos gamma de muy alta frecuencia para poder obtener resultados inerciales medibles.

Desde el punto de vista m = m0/(RAIZ 1-v^2/c^2), tampoco se llega. A lo sumo, operando, se llega a m=m0+m, lo que demuestra que m0 es un elemento nulo, cosa que es lógica, ya que viene implicitamente recogida en la condicion de igualdad.... Enfin, tampoco me hagas mucho caso, que hace demasiados años que tengo todo esto un poco abandonado...

[Guest]

Mi perplejidad va en aumento. , está claro que las ciencias adelantan que es una barbaridad.

Por el suspenso que tú Alex, recibiste al igualar a infinito, la razón X/0, en mis tiempos, lo hubieran concedido a cualquier estudiante que hubiera dicho lo contrario. (En realidad, indeterminado, al igual que el 0/0., 0 x infinito, cero elevado a infinito, y todas las combinaciones de tales extremos). ¿ Que hi farem?. (Conformarnos).

Mi congelación figurada del fotón, la he hecho con el propósito preciso de ironizar la falta de precisión del concepto fotón. Ya me dijiste tú mismo, en su día que Einstein murió, sin haber comprendido bien lo que era este Ente.

Lo que pretendía, era aclarar que no existe el FOTON quieto, pero sí la ENERGIA.

El que digamos que el fotón es un cuanto de la Energía, sin más especificaciones, al alumno medio, le dejamos en ascuas, aunque le quede un concepto aprendido sin más pretensiones.

Se impone pues, que aparezca la tan reclamada por mí, definición detallada de :
Energía - Cuanto - Fotón - Luz - Rayo de luz - Haz de luz - Onda lumínica-

Mientras esto no quede patente para todos, con su clara distinción, poco favor haremos a los principiantes.

Y menos entender la deducción de De Broglie, de que toda partícula vibra.
¿No le obliga el fotón?.

Y por cierto, ¿no comprobasteis cómo la energía del cuanto de luz, (fotón) resulta equiparable a la masa de 10^-50 gr. a groso modo?. Se demuestra experimentalmente.

Saludos del Abuelo.

[Guest]

Vaya lío en el que se han metido, yo siempre tome al fotón como onda-partícula de masa nula sin dudar más allá.

[Nicolas]

Hola Alex, el corrimiento al rojo de los fotones por disminución de su frecuencia no es una prueba de su masa, sino una consecuencia de la dilatación del tiempo por la presencia de un cuerpo masivo como una estrella. El tiempo pasa más lento en presencia de un pozo gravitacional (o cualquier aceleración), por lo que el tiempo de oscilación observado es mayor (periodo) y así su frecuencia observada es menor (frecuencia=1/periodo), por lo tanto se observa al fotón corrido al rojo.
Si es cierto que la masa y carga del fotón poseen límites superiores de 1,8*10^-50kg y 5*10^-52C respectivamente, hoy en día sugeridas por la experimentación en óptica cuántica, como bien dice carlos. Pero el modelo stándard de partículas y sus experiencias aún se mantienen sobre su masa nula.

[inavarro88]

h.u = [m0/(RAIZ 1-v^2/c^2)].c^2. = m.c^2 y por tanto lo unico que se desprende es que la masa relativista de un foton es proorcional a su frecuencia m=h.u/c^2 y esto es lo que probaron Pound y Rebka utilizando rayos gamma de muy alta frecuencia para poder obtener resultados inerciales medibles.

Desde el punto de vista m = m0/(RAIZ 1-v^2/c^2), tampoco se llega. A lo sumo, operando, se llega a m=m0+m, lo que demuestra que m0 es un elemento nulo, cosa que es lógica, ya que viene implicitamente recogida en la condicion de igualdad.... Enfin, tampoco me hagas mucho caso, que hace demasiados años que tengo todo esto un poco abandonado...

Hasta aquí de acuerdo, la masa relativista depende de la frecuencia. Ahora bien, la expresión de la masa relativista nos dice que esta es únicamente función de la masa en reposo, de la velocidad de la partícula y de la constante C. Si aceptamos que Mo=0=cte, nos queda que, necesariamente, la velocidad del fotón es una variable dependiente de la frecuencia de este, o lo que es lo mismo, que la velocidad de la luz no es una constante sino que depende de la frecuencia del fotón analizado. Esto es una locura si tenemos en cuenta que estaría violando el pilar básico de la teoría de la relatividad.

Saludos intrigados

[alshain]

El concepto de masa relativista es algo escabroso. Usualmente se recurre a hablar de la masa invariante o masa en reposo, que es definible de forma inequívoca. Una buena explicación sobre el concepto de la masa relativista y su historia se encuentra en el correspondiente artículo de wikipedia:

http://en.wikipedia.org/wiki/Mass_in_special_relativity
http://es.wikipedia.org/wiki/Masa_relativista

Un saludo.