el foton y su masa

[mar_de_dudas]

hola¡¡Queria saber por que los agujeros negros no reflejan la luz,si según dicen el fotón no tiene masa.¿por q es atraido por este?
y si digamos q el agujero negro puede ´´anular´´ la velocidad de la luz.¿cual es la mayor velocidad que puede alcanzar un cuerpo al verse atraido por al agujero? gracias por interesaros por mis rayadas mentales

[procy]

Hola;

Te equivocas: un foton si tiene masa. De hecho, la luz, tiene naturaleza dual (onda-corpuscular)

[rcacho]

Los fotones no tienen masa. Una cosa es que pueda actuar como una particula y otra cosa es que tenga masa.

En cuanto a lo de por que los agujeros negros no dejan escapar la luz y atraen a los fotones, es porque toda masa altera la estructura del espacio-tiempo, creando una especie de "agujero" (de ahi el nombre). Y por eso los fotones (la luz) no pueden escapar de el.

Lo de la velocidad no te lo sabria explicar, pero me imagino que tendera a alcanzar la velocidad de la luz, puesto que nunca llegara a tocar el agujero negro y ese objeto tendra una caida infinitamente larga

A grosso modo eso es, pero te recomiendo que eches un vistazo al foro de cosmologia y al de fisica cuantica.

Saludos

[procy]

Perdonadme si parezco pesado, pero sigo pensando que un foton tiene masa, concretamente la misma que un electron.

En cuanto a la velocidad creo que alcanzaria la velocidad de la luz cualquier cuerpo que fuera tragado por un agujero negro, pero lo de que tendria una caida infinitamente larga... eso lo veria asi el observador que estuviera mirando desde fuera del horizonte de sucesos. En el caso de un observador inercial que viajara con ese objeto.... no se, no se; eso ya es mas filosofia que otra cosa

De todas formas, la fisica actual no comprende muy bien como funciona las leyes fisicas que rodean un agujero negro... no?

[deeper_space]

Perdonadme si parezco pesado, pero sigo pensando que un foton tiene masa, concretamente la misma que un electron.

No, no tiene masa. Y muchísimo menos la misma que un electrón. Sólo piensa que si tuviera una masa como la del electrón, un fotón de luz estaría continuamente interactuando con la materia y esto no es así. ¡Ah! Y si tuviera una masa como la del electrón, debería existir su "anti". Y, hasta ahora, no se ha descubierto la anti-partícula del fotón.

Lo que sí que ha sucedido es que diversos experimentos le otorgaban "algo" de masa al fotón. Tan ínfima que incluso podríamos decir que era despreciable. Pero no, definitivamente un fotón no tiene masa.

Es más. La famosa teoría relativista de Einstein (E=Mc²) es únicamente aplicable a partículas u objetos con masa. No es aplicable a la luz precisamente (a parte de por carecer de masa) por ser su velocidad en el vacío constante. Si pudiésemos variar la velocidad de un fotón en el vacío implicaría que éste tiene masa pero ello no es posible por lo que se deduce también la carencia de masa de esta partícula (u onda)

Por otra parte, lo que te comenta rcacho es del todo acertado. No se trata de que el Agujero Negro (AN) atrapa la luz porque la fuerza gravitacional que ejerce sobre el fotón supera la velocidad de escape que necesitaría el fotón para que no lo atrapara sino que el AN distorsiona el espacio-tiempo de forma que el fotón estaría indefinidamente cayendo. Es el típico embudo que en tantos y tantos sitios has podido ver.

[ilconsigliere]

Pues en efecto el foton NO tiene masa,otra cosa es que se pueda considerar como particula,pero eso es consecuencia de la mecanica cuantica que otorga una dualidad onda-particula.Si bien NO tiene masa si que transporta ,momento,algo fundamental en las interacciones tipo creacion de pares particula-antiparticula y efecto fotoelectrico.Como bien han dicho en relatividad no existe un sistema de referencia en el cual un foton este en reposo,que es lo mismo que decir que no exiiste una particula con masa nula en reposo. Tambien hay que recordar como se introduce el foton:como un cuanto del campo electromagnetico,asi como existen otros cuantos por el mundo provenientes de otros tantos campos (ejemplo graviton y onda gravitatoria).

En cuanto a lo del agujero negro,las masas inducen una geometria determinada al espacio tiempo y las particulas tienen trayectorias minimas (geodesicas en espacio curvo) debido a las perturbaciones de las masas. En relatividad general no existen fuerzas,solo geometria y trayectorias minimas,asi como en mecanica no relativista existen trayecorias rectas en espacio llano (libre de fuerzas). Asi pues si un foton se ve desviado por un campo gravitatoria es simplemente por la propia estructura del espacio y NO por que tenga masa. Asi se comprobo la relatividad general,viendo que la luz se desviaba en un eclipse de sol.

[HiPeRioNNN]

A ver si te sirve de ayuda mi intento de corroborar a deeper_space y a rcacho.

Tienes que pensar que la acción gravitatoria de un agujero negro es la misma que la de su estrella de la cual surgió. Lo que cambia en un agujero negro es su densidad (muchísima masa concentrada en poco espacio) y la densidad de un cuerpo no influye en su acción gravitatoria, sino que lo hace a la VELOCIDAD DE ESCAPE, esto es, la velocidad necesaria que necesitas adquirir para alejarte de un cuerpo (ya sea planeta o agujero negro).

Para que lo entiendas mejor:
El radio de da tierra es, así dando tumbos, de 6000 km. Eso significa que estás a 6000 km del punto que podría considerarse su centro exacto.
En estos 6000 km tu sientes la fuerza gravitatoria que sientes.
Imagina que ahora disminuimos el tamaño de la Tierra, sin perder su masa, al tamaño de un garbanzo.
Misma masa pero volumen ínfimo... la Tierra se acabaría de convertir en un agujero negro, seguramente. Pues tú, situado a la misma distancia, a 6000 km de ese garbanzo, sentirías la misma acción gravitatoria que ahora (misma masa, recuérdalo), y de hecho la luna seguiría orbitando como hasta ahora. ¿Qué es lo que cambiaría? Pues la velocidad de escape. Si tu ahora necesitas adquirir la velocidad de 20 mil kms/h para salir al espacio (no sé cual es exactamente), si la tierra tuviera el tamaño de un garbanzo necesitarías muchísima más velocidad que esa.
Y particularizando en un agujero negro, podríamos decir que su densidad es tan elevada que adquiere una velocidad de escape superior a los 300mil kms/seg, con lo cual ni la luz puede escapar.

No sé si la luna seguiría estando ahí en caso de que la tierra fuera un garbanzo, pero espero que la analogía sirva para entenderlo.

Corroboro también que el fotón no tiene masa. La ecuación de Einstein original es:
e^2 = m^2*c^4 + p^2+c^2
que en el caso del fotón, que no tiene masa, queda:
e=p*c
donde p creo que es el momento angular o magnético... no me hagáis mucho caso porque no tengo ahora mismo la documentación delante XD, pero lo que es seguro es que para el fotón no sirve e=m*c^2

Un saludo!

[deeper_space]

El radio de da tierra es, así dando tumbos, de 6000 km. Eso significa que estás a 6000 km del punto que podría considerarse su centro exacto.
En estos 6000 km tu sientes la fuerza gravitatoria que sientes.
Imagina que ahora disminuimos el tamaño de la Tierra, sin perder su masa, al tamaño de un garbanzo.
Misma masa pero volumen ínfimo... la Tierra se acabaría de convertir en un agujero negro, seguramente. Pues tú, situado a la misma distancia, a 6000 km de ese garbanzo, sentirías la misma acción gravitatoria que ahora (misma masa, recuérdalo), y de hecho la luna seguiría orbitando como hasta ahora. ¿Qué es lo que cambiaría? Pues la velocidad de escape. Si tu ahora necesitas adquirir la velocidad de 20 mil kms/h para salir al espacio (no sé cual es exactamente), si la tierra tuviera el tamaño de un garbanzo necesitarías muchísima más velocidad que esa.
Y particularizando en un agujero negro, podríamos decir que su densidad es tan elevada que adquiere una velocidad de escape superior a los 300mil kms/seg, con lo cual ni la luz puede escapar.

Ya que lo preguntas, la velocidad de escape de la Tierra es de 11.2 kms/s.

Es del todo loable tu intención de explicar este fenómeno, sin duda, pero creo que vas errado en un par de cosas (sin ningún animo de menospreciar tu intervención. A lo mejor estoy errado yo)

La velocidad de escape se calcula:
Ve = SQR((2 x G x M)/R)

Siendo:
Ve: velocidad de escape
SQR: raíz cuadrada
G: constante de gravitación universal (6.67 x 10^-11)
M: masa del cuerpo celeste
R: radio del cuerpo celeste

Pues bien. La velocidad de escape se calcula "en superficie". Es decir, la velocidad de escape de la Tierra con su radio actual (6378 kms) es de 11.2 kms/s. Es decir, a 6378 kms del centro de masas de la Tierra, necesitaríamos una velocidad de 11.2 kms/s para poder escapar de su acción gravitatoria (como bien has explicado)

Ve=SQR((2 x 5.97x10^24 x 6.67x10^-11)/6.37x10^6)=11.18 kms/s

Ahora, si redujésemos la Tierra al tamaño de un garbanzo, pongamos 1 cm de radio (vaya garbanzo!!) la velocidad de escape en su superficie seria bestial. Concretamente y sabiendo que la masa de la Tierra es de 5.97x10^24 kg.
Ve=SQR((2 x 5.97x10^24 x 6.67x10^-11)/0.01)=282205.24 kms/s

Justo, pero no da la velocidad de la luz.

Pero ojo. Ya lo subrayé antes. El cálculo de la velocidad de escape es para un objeto en su superficie y de no estarlo, para un objeto a una distancia R de su centro de masas (de hecho el radio del cuerpo celeste también se interpreta como la distancia al centro de masas). Por esa razón, si siguiéramos a 6378 kms y la Tierra se hubiera convertido en un garbanzo, la velocidad que deberíamos conseguir para escapar de la fuerza gravitacional de la Tierra seguiría siendo 11.2 kms/s

Pero ojo también a lo siguiente. Tanto la velocidad de escape como la fuerza gravitacional que un objeto puede sentir siempre es bajo la premisa de que el objeto en cuestión tenga masa. Baste como ejemplo la ley de la Gravitación Universal:

F=G((Mm)/r²)

Donde:
F: Fuerza Gravitacional
G: la constante que vimos antes: 6.67x10^-11
M: masa de la Tierra (por ejemplo)
m: masa del objeto que "siente" la fuerza gravitacional
r= distancia al centro de masas de la Tierra (por ejemplo)

Como podeis apreciar en esta fórmula, "m" representa la masa del objeto y si tuviéramos que calcular el efecto gravitacional de un fotón, como este no tiene masa resultaría en F=0.
Por la misma razón no se puede calcular la velocidad de escape de un fotón pues este no tiene masa y no "siente" la fuerza gravitacional del Agujero Negro en cuestión.

Así que finalizando, reitero que no se trata de que la luz quede atrapada en el agujero negro porque la velocidad de escape es superior a la velocidad de la luz sino debido a que la masa del Agujero Negro es tan grande que la distorsión espacio-temporal que genera a su alrededor (el famoso embudo) hace que un fotón esté indefinidamente cayendo hacia su interior. Es lo que explicó anteriormente ilconsigliere: cuando se curvó un rayo de luz durante un eclipse no es porque la masa del sol atrajera al fotón sino que esa masa distorsionaba el espacio-tiempo en sus inmediaciones haciendo que el fotón cambiara de dirección.

Sé que me he extendido en demasía pero creo que así queda un poco más claro y espero que os ayude.

Hasta pronto.

[acafar]

Deeper tiene más razón que un Físico Santo

[mar_de_dudas]

Gracias a todos por responder por que he aclarado bastantes dudas.Aprovecho el momento y de paso qerria saber, si como he leido en un libro, hay algunas particulas que pueden escapar del efecto del agujero negro.el libro lo trata muy por encima asi que , haber si me dais alguna respuesta.gracias