Фотон — переносчик электромагнитного взаимодействия (20.01.22 г.)

С началом изучения свойств электромагнитного поля физиками предпринимались попытки исследования его мельчайших частиц. Ранее неизвестные элементы удалось открыть в связи с появлением теории относительности Эйнштейна, которая вступила в противоречие с уравнениями Максвелла и другими теориями. На этом этапе удалось открыть фотон: элемент, который переносит электромагнитные взаимодействия и свет.Физики называют фотон элементарной или квазичастицей, но до конца выяснить его природу пока не удалось. Сходство с элементарными частицами заключается в том, что фотону не нужна среда для его дальнейшего распространения. С квазичастицами сравнение не совсем верное, они обладают массой покоя, а фотон не обладает.

 

Немного истории

Впервые во время опытов фотон обнаружил Альберт Эйнштейн, ученый назвал микроэлемент «квантом света», но это название не прижилось в физике. Определение «фотон» дал химик Г.Н. Льюис, который создал свою теорию, противоречащую теории Эйнштейна. Выводы Льюиса не пользуются известностью, от теории осталось только название этой частицы.Открытие нового физического элемента привело к новым революционным теориям: конденсации Бозе — Эйнштейна, квантовой теории поля, были глубоко исследованы возможности лазера. На данный момент фотонная теория нашла применение в области разработки мощных компьютеров, видеотехнике, медицинских технологиях и других сферах.

 

Физические свойства

Перечислим физические характеристики частицы, которые к настоящему времени известны сообществу ученых:

• фотон относят к группе калибровочных бозонов, не имеющих массы покоя и электрозаряда;
• его спин равен единице, внутренняя четность не определяется, так как элемент без массы движется в вакуумной среде со скоростью света, его зарядовая четность определяется со знаком минус;
• может пребывать в одном из двух состояний поляризации, характеризуется пространственными критериями волнового вектора, определяющего его длину волны и направление передвижения;
• фотон участвует во многих физических процессах, происходящих во Вселенной. Участие микрочастицы замечено при передвижении заряда, при трансформации атома из возбужденного положения в спокойное, во время превращения взаимодействующей пары электрон-позитрон.

Ученые считают фотон наиболее распространенной частицей Вселенной, его значимость для познания мира еще предстоит изучить.

 

Теории корпускулярно-волнового дуализма

Малая изученность свойств этой частицы подтверждается возникновением множества научных предположений, доказанных и недоказанных. Среди них наибольшую известность имеет теория корпускулярно-волнового дуализма.Теория свидетельствует о двойственном характере фотонной микрочастицы, которая обладает критериями, присущими волне и частице. Согласно одним мнениям, ей присущи известные характеристики электромагнитных волн: дифракции и интерференции. Эти характеристики могут проявиться, если размеры препятствий можно соотнести с длиной волны фотона. С противоположных позиций можно заметить, что фотон поглощается объектами полностью. Размеры этих объектов могут быть намного меньше длины фотонной волны, это атомы или электроны.Элемент проявляет характеристики микрочастицы с определенной массой при передвижении в гравитационном поле поперек или вдоль. При передвижении вдоль изменяются значения потенциальной энергии элемента, а также частоты, о чем говорит эксперимент Паунда и Ребки.Ученые продолжают изучать частицу Вселенной, надеясь на то, что результаты опытов помогут понять механизмы формирования световой энергии. Создание Большого адронного коллайдера способствует ускорению процессов исследования до конца не познанных элементов.