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EDUARDO YVORRAPOR

¿FISICA QUE???...CUANTICA!

LA INTERACIONLUZ Y MATERIA

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ENSAYO

os físicos y los científicos engeneral, saben que no importa cuánto pueda gustaro no gustar una teoría, sino que lo que distingue auna buena teoría de una mala es si puede predecircon cierta exactitud los resultados experimentales.Pues bien , la teoría de la

describe a la naturaleza como absurda desdeel punto de vista del sentido común, y sin embargo,predice con una exactitud asombrosa todos losexperimentos para los cuales fue utilizada. Por eso yen palabras de debemos aceptar ala naturaleza tal como es: absurda.

Comenzando por la Luz, descubrió que laLuz blanca es una mezcla de luces de diferentescolores puros, en el sentido de que los mismos nopueden descomponerse en otros. Cuando en estateoría decimos Luz, nos referimos a todo tipo deondas electromagnéticas, de las cuales la luz visiblees una porción dentro de un rango determinado defrecuencias. también dijo que la Luz estabacompuesta por partículas, a pesar de que elrazonamiento que uso para deducir esto eraequivocado.

Actualmente sabemos que la Luz está compuestapor partículas, porque podemos utilizar uninstrumento muy sensible que hace cada vezque la Luz le l

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Electrodinámica Cuántica(QED),

Richard Feynman,

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lega; cuando se reduce a un mínimo laintensidad de la luz que irradiamos sobre esteinstrumento, escuchamos el con la mismaclick

LA INTERACION LUZ Y MATERIA© POR EDUARDO YVORRA

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LA ELECTRODINAMICA CUANTICALOS FOTONES

intensidad aunque ahora mucho más espaciados enel tiempo porque son menos las partículas las queestán llegando al mismo. La Luz es como gotas delluvia y a cada una de estas gotas de luz se ladenomina fotón. Cuando la Luz es del mismo color(misma frecuencia) es como si las gotas fueran todasdel mismo tamaño.

El ojo humano es un instrumento muy bueno, solonecesita cinco o seis fotones para activar una célulanerviosa y enviar un mensaje al cerebro. Sihubiéramos evolucionado algo más y tener una visióndiez veces más sensitiva, no sería necesario explicartodo esto dado que lo veríamos con nuestros propiosojos. El instrumento utilizado para detectar un solofotón se denomina fotomultiplicador. Valga toda estaexplicación para reafirmar nuevamente que la Luzestá hecha y se comporta, como un haz de partículas.

Existen una serie de fenómenos que muestran laspropiedades de la Luz, que son conocidos por todos,tales como que la Luz se mueve en línea recta, quecuando entra en el agua se dobla, que se refleja enciertas superficies como el espejo, que en el caso de laLuz blanca se puede descomponer en diferentescolores (arco iris), que al pasar a través de un lente sepuede focalizar en un punto.

Conociendo estos fenómenos veremos elcomportamiento verdaderamente extraño que tienela Luz.

L

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Cuando la luz se refleja en un bloque de vidrio,vemos como una parte atraviesa el vidrio y otra serefleja como si fuera un espejo. Cuando los fotoneschocan contra el vidrio, interactúan con loselectrones del vidrio, no solo de la superficie sinotambién del interior, aunque el resultado neto escomo sí solo interactuaran en la superficie. Sihacemos un experimento poniendo fotomultiplicadores para detectar los fotones que seref lejan y los que traspasan el vidrio,comprobaremos que por cada 100 fotones quelanzamos contra el vidrio, 96 pasan y 4 se reflejan(rebotan).

Aquí viene la primera duda, si todos los fotones soniguales, y todos fueron lanzados desde el mismolugar y en la misma forma, cómo sabe un fotón quetiene que pasar o rebotar. Esto fue un gran misteriopara Newton. Cuando el experimento se realiza conlaminas de vidrio de diferentes espesores, la primeraidea o hipótesis seria que un 8 % de los fotones sedeberían reflejar, 4 % en la primera superficie, y 4 %en la segunda.

Lo que comprobamos es que según sea el espesor dela lámina de vidrio, la cantidad de fotones que sereflejan, es decir rebotan fluctúa entre un mínimo decero y un máximo de 16, y que si seguimosaumentando los espesores lo que ocurre es que losfotones reflejados siguen un ciclo, a medida que sigoaumentando el espesor.

Ese ciclo está entre 0 y 16 % de los fotones lanzadosse reflejan. Así, el promedio de fotones reflejados esde un 8 %. La situación hoy en día es que no tenemosun buen modelo para explicar la reflexión parcial enláminas de dos superficies, simplemente podemoscalcular la probabilidad de que un fotón pase o serefleje.

REFLEXION PARCIAL

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LA INTERACCION LUZ Y MATERIA

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Podemos explicarcómo hacer para

calcular estasprobabilidades,

lo que no podemoshacer es deducircomo los fotones

“deciden” si pasaro rebotar.

Esta forma decalcular en forma

exacta losresultados es lo quepermite la teoría de

pero no esperemosque la misma nosexplique por qué

ocurre esto.

ElectrodinámicaCuántica (QED),

Podemos explicar cómo hacer para calcular estasprobabilidades, lo que no podemos hacer es deducircomo los fotones “deciden” si pasar o rebotar. Estaforma de calcular en forma exacta los resultados es loque permite la teoría de

pero no esperemos que la misma nosexplique por qué ocurre esto.

En este caso sabemos que la Luz se refleja en unespejo en su punto medio y que el ángulo deincidencia es igual al de salida. La nos permitehacer el mismo tipo de cálculos que en el casoanterior, estableciendo como premisa, que enrealidad los fotones pueden seguir cualquier caminohacia el espejo y desde allí reflejarse hacia unmecanismo detector también por cualquier camino,las probabilidades de que cada fotón siga un caminodefinido son todas iguales, aunque aquellos caminosque, con igual probabilidad de ocurrencia, serefuerzan entre sí (se suman las probabilidades deocurrencia) son los de recorrido más corto.

Estos están situados en la región central del espejo,de allí que la realidad de la reflexión total está dadaporque los fotones, si bien pueden recorrer el caminoque les plazca con igual probabilidad, el resultadofinal será que para el conjunto de todos los fotonesque componen el haz de luz, el camino más probableserá aquel que impacta y refleja con el mismo ángulosobre el espejo.

Tales como la refracción, la difracción, lainterferencia, también fueron explicados por

de la misma manera, es decir teniendo encuenta que podemos conocer lo que hará un númerogrande de fotones (entidades cuánticas)probabilísticamente, pero que es un misterio cuál esel comportamiento individual de cada uno de ellos.

Electrodinámica Cuántica(QED),

QED

Feynman

REFLEXION TOTAL

OTROS FENOMENOSLUMINOSOS

EDUARDO YVORRA

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Aquí viene laprimera duda,

si todos los fotonesson iguales,

y todos fueronlanzados desdeel mismo lugary en la misma

forma, ¿Cómo sabeun fotón

que tiene quepasar o rebotar?

PROXIMA ENTREGA DE ¿FISICA QUE??? ...CUANTICA!

LA CROMODINAMICA CUANTICA (QCD)COMO ANALOGIA DE LA QED

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