Los fotones, las partículas de la luz, hacen muchas más cosas que iluminar. El teléfono móvil, el router wifi de casa, los cascos inalámbricos, incluso el cuerpo humano: todo ello emite y recibe fotones. Son el vehículo del electromagnetismo, una fuerza fundamental de la naturaleza en la que se basa gran parte de nuestra tecnología actual. Es más, también son fotones –que no se ven– lo que percibimos en una caricia.
El prodigioso fotón
La fuerza electromagnética es una de las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza y la experimentan solo aquellas partículas que tienen carga eléctrica: los protones (con carga eléctrica positiva) y los electrones (con carga eléctrica negativa).
Funciona de forma similar a una conversación de WhatsApp entre una pareja de adolescentes. En este caso, la pareja está formada por dos partículas con carga eléctrica que hablan entre sí. Cuanto más rápido se envíen mensajes, mayor energía electromagnética intercambiarán y mayor será la fuerza electromagnética que experimenten.
Los adolescentes pueden ser dos protones, dos electrones o una pareja formada por un protón y un electrón. Si comparten la misma carga eléctrica, la fuerza que experimentarán al enviarse mensajes será de repulsión. En cambio, si nuestros adolescentes tienen distinta carga eléctrica (un protón y un electrón), la fuerza que experimentarán enviándose mensajes será de atracción.
El fotón es una partícula cuántica elemental, sin masa, encargada de transportar la energía electromagnética entre partículas con carga eléctrica. En nuestra metáfora, juega el papel de mensaje de WhastApp.
Dónde encontrarlos
Cualquier partícula del mundo cuántico se puede describir matemáticamente mediante una onda similar a la que se produce en un estanque de agua cuando arrojamos una piedra. Si nos metemos en el estanque y nos quedamos quietos en un punto fijo, podremos calcular la altura de las olas (amplitud de la onda) y el número de veces que nos alcanzan dichas olas cada segundo (frecuencia de la onda: oscilaciones por segundo).
De forma idéntica, el fotón es una onda caracterizada por su amplitud y su frecuencia, pero con la peculiaridad de que viaja por el espacio vacío a la increíble velocidad de unos 300.000 kilómetros por segundo. Sí, es la velocidad de la luz.
Lo que llamamos luz es una combinación de muchísimos fotones (ondas electromagnéticas) que tienen frecuencias visibles para el ojo humano. Estas frecuencias son las que están asociadas a los colores y están comprendidas aproximadamente entre 400.000.000.000.000 y 800.000.000.000.000 oscilaciones por segundo.
Los fotones que se ven
En nuestra tecnología, estos fotones que se ven se emiten en la luz doméstica, con bombillas tradicionales o bombillas LED. Y son también los que se emiten por la pantalla de un televisor, ordenador, tablet o móvil; los que tiñen de colorido unos fuegos artificiales; o los de un puntero láser usado durante una presentación de PowerPoint.
No obstante, los fotones pueden tener también frecuencias que no son visibles al ojo humano. Son los fotones que no se ven y se encuentran en ondas electromagnéticas como las que produce la antena de un teléfono móvil, las de un microondas, las que emiten unos cascos inalámbricos, las del router wifi o las involucradas en una resonancia magnética de un hospital.
Tocar no es realmente tocar
Nuestro cuerpo también emite fotones invisibles. Cada vez que intentamos tocar algo como la superficie de una mesa, los electrones de nuestras manos se acercan a los electrones de la superficie de la mesa y empiezan a interaccionar entre ellos siguiendo el esquema de la conversación de WhatsApp entre adolescentes.
Cuando los electrones de nuestras manos y los de la mesa están suficientemente cerca, empiezan a enviarse fotones que no se ven a toda velocidad. La cantidad de fotones intercambiados es tan grande que la fuerza electromagnética de repulsión generada impide que los electrones de nuestras manos toquen los electrones de la mesa. Por lo tanto, realmente nunca llegamos a tocar nada.
Quizá debamos darle las gracias a estos fotones que no se ven. Posiblemente sean los causantes de que el ser humano haya desarrollado la maravillosa capacidad de sentir sin necesidad de tocar.
Andrés Macho Ortiz, Investigador Postdoctoral en Fotónica Integrada, Universitat Politècnica de València.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation. Lea el original.
