Fotão
Fotão | |
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| Composição: | Partícula elementar |
| Grupo: | Bóson de calibre |
| Interação: | Eletromagnetismo |
| Símbolo(s): | γ, hν, ou ħω |
| Teorizada: | Albert Einstein |
| Massa: | 0 <1×10−18 [[eV/c2]][1] |
| Carga elétrica: | 0 <1×10−35 e[1] |
| Spin: | 1 |
Um fóton (português brasileiro) ou fotão (português europeu) (do grego antigo φῶς, φωτός [phôs, photós], "luz") é uma partícula elementar que constitui o quantum do campo eletromagnético, incluindo a radiação eletromagnética, como a luz e as ondas de rádio, atuando como o mediador da força para a interação eletromagnética. Os fótons são partículas sem massa que só podem se mover a uma velocidade invariante, a velocidade da luz medida no vácuo. O fóton pertence à classe dos bósons.
Assim como ocorre com outras partículas elementares, os fótons são mais bem descritos pela mecânica quântica e exibem dualidade onda-partícula, com seu comportamento apresentando propriedades tanto de ondas quanto de partículas.[2] O conceito moderno de fóton originou-se durante as duas primeiras décadas do século XX com os trabalhos de Albert Einstein, que se baseou nas pesquisas de Max Planck. Enquanto Planck buscava explicar como a matéria e a radiação eletromagnética podiam coexistir em equilíbrio térmico, propôs que a energia armazenada em um objeto material deveria ser considerada como composta por um número inteiro de partes discretas e de magnitude idêntica. Para explicar o efeito fotoelétrico, Einstein introduziu a ideia de que a própria luz é constituída por unidades discretas de energia. Em 1926, Gilbert N. Lewis popularizou o termo fóton para designar essas unidades fundamentais de energia.[3][4][5] Subsequentemente, diversos outros experimentos confirmaram a abordagem teórica de Einstein.[6][7][8]
No Modelo Padrão da física de partículas, os fótons e outras partículas elementares são descritos como uma consequência necessária de que as leis físicas exibem uma determinada simetria de calibre local em cada ponto do espaço-tempo. As propriedades intrínsecas das partículas, como carga elétrica, massa invariante e spin, são determinadas por essa simetria de calibre. O conceito de fóton gerou avanços extraordinários na física teórica e experimental, viabilizando o desenvolvimento de lasers, da condensação de Bose-Einstein, da teoria quântica de campos e da interpretação probabilística da mecânica quântica. Ele encontrou aplicações na fotoquímica, na microscopia de alta resolução e nas medições de distâncias moleculares. Além disso, os fótons têm sido estudados como elementos fundamentais para a construção de computadores quânticos, bem como para aplicações em imagens ópticas e em sistemas de comunicação óptica, como a criptografia quântica.
Propriedades físicas
[editar | editar código]O fóton não possui carga elétrica,[9][10] é geralmente considerado desprovido de massa de repouso,[11] e é uma partícula estável. O limite superior experimental para a massa do fóton[12][13] é extremamente diminuto, da ordem de 10−53 g; seu tempo de vida seria superior a 1018 anos.[14] A título de comparação, a idade do universo é de cerca de 13,8 bilhões de anos.
Comprovou-se experimentalmente que fótons individuais se propagam exatamente à velocidade da luz no vácuo, em medições que utilizam fontes anunciadas de fótons únicos.[15][16]
No vácuo, um fóton possui dois estados possíveis de polarização.[17] O fóton é o bóson de calibre do eletromagnetismo,