Τι είναι τα φωτόνια
Τα φωτόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια (πακέτα) που αποτελούν τις θεμελιώδεις μονάδες του φωτός και των άλλων μορφών ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Είναι μποζόνια, δηλαδή σωματίδια που υπακούουν στη στατιστική Bose–Einstein. Δεν έχουν μάζα, ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός — περίπου 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο στο κενό — και εκπέμπονται και απορροφώνται από φορτισμένα σωματίδια. Αποτελούν τους φορείς των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.
Σχέση με τον χρόνο
Λόγω της ταχύτητάς τους, τα φωτόνια δεν βιώνουν το πέρασμα του χρόνου. Το φαινόμενο της διαστολής του χρόνου, όπως περιγράφεται από την ειδική θεωρία της σχετικότητας, έχει ως αποτέλεσμα ο χρόνος να παραμένει στάσιμος γι’ αυτά.
Δυαδική φύση
Τα φωτόνια παρουσιάζουν μια δυαδικότητα κύματος–σωματιδίου (κυματοσωματιδιακός δυισμός). Σε ορισμένα πειράματα εμφανίζουν χαρακτηριστικά σωματιδίου, όπως στο φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. Σε άλλες περιπτώσεις εκδηλώνουν κυματοειδείς ιδιότητες, όπως η περίθλαση και η συμβολή. Έτσι, εκλαμβάνονται ως σωματίδια (πακέτα) φωτός που έχουν ταυτόχρονα συχνότητα και μήκος κύματος.
Ενέργεια και φάσμα
Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ευθέως ανάλογη της συχνότητάς του, σύμφωνα με την εξίσωση E = h·f. Το Ε είναι η ενέργεια, το h η σταθερά Planck και το f η συχνότητα του φωτονίου. Στο ορατό φάσμα, τα κόκκινα φωτόνια έχουν την ελάχιστη ενέργεια, ενώ τα μοβ έχουν τη μέγιστη.
Κοσμικά ίχνη
Τα παλαιότερα φωτόνια που παρατηρούμε προέρχονται από την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου. Δημιουργήθηκε περίπου 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτά τα φωτόνια δίνουν ανεκτίμητες πληροφορίες για το πρώιμο σύμπαν.
Η Φωτονική και οι εφαρμογές της
Ο τομέας που είναι αφιερωμένος στη μελέτη και την εφαρμογή των φωτονίων είναι γνωστός ως Φωτονική (Photonics). Ο κλάδος αυτός έχει οδηγήσει σε τεχνολογικές εξελίξεις, όπως η οπτική πληροφορική και η κβαντική κρυπτογραφία.
Einstein και φωτοηλεκτρικό φαινόμενο
Τα φωτόνια αποτέλεσαν το λόγο για τον οποίο ο Albert Einstein έλαβε το Nobel Φυσικής, για την εξήγηση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.
Αν σου άρεσε το άρθρο για τα φωτόνια, μπορείς να συνεχίσεις την ανάγνωση με ένα άρθρο σχετικό με το σχέδιο Μανχάταν.
