Los científicos acaban de descubrir cuál es la forma de un fotón, lo que resulta complicado debido a que estas partículas elementales poseen una dualidad onda-partícula.

Por primera vez, científicos han logrado conocer cuál es la forma de un fotón. El fotón es la partícula de luz portadora a la interacción electromagnética. Este se caracteriza por su energía, o equivalente, por su frecuencia. Así lo describe la Sociedad Española de Astronomía.

Los fotones son difíciles de clasificar, debido a que no tienen masa y exhiben una dualidad onda-partícula. Una curiosidad de estos habitantes del mundo cuántico, por lo que los científicos piensan que los fotones se comportan como ondas o como partículas, según se les observe.

De igual manera, los fotones se extienden como excitaciones en un campo electromagnético. O como una onda de energía discreta. Esto, y la gran cantidad de formas en las que la luz puede interactuar con su entorno y con los átomos que los emiten.

Recientemente, un equipo de investigadores ha publicado un estudio en el que se describe la forma de un único fotón. Es decir, la energía más pequeña dentro de un campo electromagnético que comúnmente conocemos como luz.

La forma de la luz

El estudio fue publicado en Physical Review Letters. Se pueden encontrar extremos detalles de predicción acerca de cómo los fotones son emitidos por los átomos y definidos por su entorno. Y a pesar de que hay posibilidades ilimitadas de cómo podrían desarrollarse estas interacciones, los investigadores dicen haber encontrado un método práctico para predecirlas.

“Nuestros cálculos nos permitieron convertir un problema aparentemente insoluble en algo que se puede calcular”. Explicó Benjamin Yuen, físico de la Universidad de Birmingham en el Reino Unido. “Y casi como un subproducto del modelo, pudimos producir esta imagen de un fotón, algo que no se había visto antes en la física”.

Así se ve la partícula más pequeña del mundo cuántico: el fotón

De acuerdo con el equipo de Yuen, este modelo de fotón puede describir precisamente le viaje de las partículas. De cómo un fotón puede viajar hacia una región distante del campo electromagnético que rodea a un objeto, conocido como campo lejano.

Los modelos anteriores no tenían una conexión entre el campo cercano y el campo lejano. Debido a esto, se proporcionaba una imagen incompleta de los sistemas de luz a nivel cuántico.

“Este trabajo nos ayuda a aumentar nuestra comprensión del intercambio de energía entre la luz y la materia. Y, en segundo lugar, a comprender mejor cómo la luz irradia hacia su entorno cercano y lejano. Anteriormente, se pensaba que gran parte de esta información era simplemente ‘ruido’. Pero ahora hay tanta información dentro de ella que ahora podemos entenderla y utilizarla”, detalló Yuen.

Gracias a este estudio y a conocer la forma de un fotón, se obtuvo una nueva comprensión que tiene implicaciones muy prácticas. Dentro de la física cuántica y la ciencia de los materiales, esto podría transformar el desarrollo de la tecnología nanoóptica.

A su vez, esto conllevaría a desarrollar “células de energía fotovoltaicas mejoradas, o computación cuántica y también a avances en la tecnología de las comunicaciones”.

Por David Josué Calderón Coss

Créditos: ensedeciencia.com