Si los fotones no tienen masa, ¿dónde almacenan la energía?

Los físicos y científicos aún no comprenden del todo el funcionamiento del universo. Las leyes de la física no están grabadas en piedra, sino que cambian a medida que aprendemos más sobre ellas. De hecho, ¡siempre están cambiando! Así que hay muchas preguntas que la ciencia no puede responder todavía. Una de ellas es: «Si los fotones no tienen masa, ¿dónde almacenan la energía?».

La experimentación es crucial en la ciencia, y es lo que la diferencia de otros campos.

La experimentación es esencial para la ciencia, y es lo que la diferencia de otros campos. La experimentación es la única manera de comprobar las hipótesis. También es la única manera de determinar la causa y el efecto. El método científico se basa en la experimentación: se hacen observaciones, se formulan hipótesis y se comprueban mediante experimentos que pueden ser repetidos por otros en condiciones similares.

Los experimentos suelen ser comparaciones entre dos cosas.

Los experimentos son comparaciones entre dos cosas. El propósito de un experimento es comparar los resultados que se obtienen de una cosa con otra, como por ejemplo, ¿qué sucede cuando se añade agua y vinagre juntos frente a la adición de vinagre y aceite?

Los resultados de los experimentos no siempre son claros. A veces proporcionan respuestas ambiguas o producen resultados diferentes cada vez que se repite el mismo experimento (lo que se conoce como «sesgo del experimentador»). Los resultados experimentales pueden utilizarse para hacer predicciones e inferencias sobre el mundo que nos rodea, pero no siempre nos dan respuestas definitivas de «sí» o «no». Por ejemplo, si me interesara saber si un determinado fármaco me curará el dolor de cabeza cuando lo tome por vía oral cada 12 horas durante 24 horas seguidas a una dosis de 5 miligramos por kilo de peso corporal por hora durante 8 horas, entonces podría realizar un experimento tomando esta dosis exacta cada 12 horas durante 24 horas seguidas mientras registro cualquier cambio que se produzca durante ese periodo basado en cuánto me duele antes de tomar la medicación en comparación con después de tomarla. Si los síntomas de mi dolor de cabeza desaparecen entonces diríamos que hay suficiente evidencia recogida en nuestro experimento que me permitiría a mí (o a otra persona) que quiere que su dolor de cabeza desaparezca rápidamente sin tener periodos de espera de años antes de hacer algo sobre sus problemas de dolor.»

A veces un experimento se basa en el tiempo.

Es posible que haya oído la frase «el tiempo es un componente clave de muchos experimentos». Esto es un eufemismo. El tiempo puede utilizarse para medir la velocidad de los objetos y para medir la distancia entre ellos, pero también puede utilizarse para otros fines. Puede utilizarse para medir el tiempo que tarda algo en suceder o dejar de suceder.

A veces un experimento se basa en la ubicación.

A veces, un experimento se basa en la ubicación. Por ejemplo, puedes estar interesado en cómo se mueven dos objetos uno respecto del otro. O quizá quieras saber si una partícula puede estar en dos lugares a la vez. En estos casos, es importante pensar en lo que define una localización:

  • Puede ser un punto en el espacio
  • Puede ser alguna distancia de otra cosa (por ejemplo, la distancia entre dos objetos)
  • O incluso puede estar localizado direccionalmente en relación con otro objeto (por ejemplo, aquí o allí).

A veces un experimento se basa en la persona.

A veces, un experimento no se basa en el fotón o en el aparato de medición. En cambio, se basa en la persona. La persona puede ser un científico o un participante en un experimento.

En este caso, lo que importa es que es quien realiza el experimento y observa sus resultados. Puede ser cualquier ser humano o robot el que lo haga.

A veces tendrás que confiar en un completo desconocido para obtener datos.

A medida que avanza en su búsqueda, es posible que se encuentre en situaciones en las que no esté muy claro a quién acudir. Necesitará a alguien con experiencia y ganas de ayudar, pero también a alguien que sea lo suficientemente fiable como para que pueda confiar en él. Esto significa que a veces tendrás que confiar en un completo desconocido para obtener datos.

En estas situaciones, lo mejor es dejarse llevar por el instinto para saber si la persona será capaz de mantener su palabra y proporcionar información útil. La clave es hacer las preguntas de forma clara y directa para que no haya malentendidos más adelante.

La inercia es la resistencia de un objeto al cambio de movimiento. Si algo se está moviendo, seguirá moviéndose hasta que otra cosa actúe sobre él para cambiar su velocidad o dirección.

La inercia es la resistencia de un objeto al cambio de movimiento. Si algo está en movimiento, seguirá moviéndose hasta que otra cosa actúe sobre él para cambiar su velocidad o dirección.

La inercia es la tendencia de un objeto a permanecer en su estado de reposo o movimiento uniforme a menos que actúe sobre él alguna fuerza exterior.

La inercia no es una fuerza en sí misma, sino simplemente una propiedad de la materia que hace que no cambie de velocidad a menos que actúe sobre ella alguna fuerza exterior, como la fricción o el impacto con otros cuerpos (que pueden afectar a la aceleración).

La primera ley de la termodinámica dice que la energía no se puede crear ni destruir, sólo cambiar de una forma a otra.

La energía es una propiedad de la materia. La energía puede transferirse de un objeto a otro, y puede convertirse de una forma a otra. La primera ley de la termodinámica dice que la energía no puede crearse ni destruirse, sino sólo cambiar de forma.

La ley se suele enunciar de la siguiente manera: «En cualquier sistema aislado, la cantidad total de energía permanece constante».

Si un fotón no tiene masa, ¿cómo puede tener energía?

En realidad, los fotones no poseen energía a pesar de ser capaces de transferirla entre objetos: son las partículas portadoras de la radiación electromagnética, al igual que una ola en el océano transporta moléculas de agua, pero no está formada por ellas. Esto da lugar a otro misterio: si los fotones no tienen masa, ¿cómo pueden transferir momento? El impulso implica masa y velocidad, así que si no hay masa para empezar, ¿de dónde viene el impulso?

Como ya he dicho, los fotones no tienen masa. Pero esto no significa que estén desprovistos de energía; de hecho, es lo contrario. Los fotones son las partículas portadoras de la radiación electromagnética y pueden transferir energía entre objetos mediante la transferencia de momento.

Aquí es donde las cosas se ponen realmente raras. Puede que pienses que si un fotón no tiene masa, debe tener algún tipo de masa «cuántica» debido a su naturaleza cuántica. Esto implicaría que debería ser capaz de interactuar con otros objetos de forma distinta a la simple transferencia de fuerza o energía. Sin embargo, lo que hemos aprendido hasta ahora sugiere lo contrario: si un fotón tuviera algún tipo de interacción mecánica con otro objeto (como un electrón), esto requeriría que hubiera un intercambio entre ellos y, por lo tanto, una interacción que pudiera medirse como tal… ¡y, sin embargo, los experimentos nos muestran exactamente ninguna evidencia de tales interacciones!

Todavía hay cosas que no entendemos del todo sobre el universo más allá de nuestro planeta.

En conclusión, es evidente que aún no comprendemos del todo el universo más allá de nuestro planeta. Hay muchos misterios por resolver en esta vasta extensión de espacio y tiempo, y algunos de ellos pueden no tener solución. Como en una partida de ajedrez, las leyes de la naturaleza han colocado muchas piezas en su sitio, pero siempre hay espacio para nuevas ideas y descubrimientos.

Si los fotones no tienen masa, ¿dónde almacenan la energía? Les dejo con una última reflexión: ¿Cómo puede una partícula crear luz si no tiene masa? Y si los fotones tienen efectivamente masa (que no podemos medir directamente), ¿por qué no los vemos cuando interactúan con otras partículas?

Conclusión

Como puedes ver en este artículo, todavía nos queda un largo camino por recorrer antes de comprender todos los misterios de nuestro universo. Pero como científicos, ¡eso es lo que lo hace tan emocionante!

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