El viaje del Fotón

Si alguna vez pensaste que tuviste un día ajetreado, con mucho tráfico, en el que te fue casi imposible llegar a tu hogar, y tienes gran certeza de que solo tú pasas por situaciones tan complicadas, quizás primero deberías conocer la historia del Fotón antes de quejarte de las injusticias de la vida.

¿Qué son los Fotones?

Son partículas elementales con masa en reposo cero y electricamente neutros. La luz se conforma de dichas partículas.

Ya con su definición planteada, está claro que están presentes en nuestra vida cotidiana, y que te han acompañado gran parte de tu vida sin ni siquiera notarlo.

Muy bien, apuesto que ya te sientes amigo de ellos. Pero un momento, ¿De dónde vienen todos estos Fotones? Para explicarles esto debemos hablar un poco acerca de las estrellas.

Si son fanáticos de Disney, y alguna vez vieron el Rey León, recordarán la conversación entre Timón, Pumba y Simba sobre qué son las estrellas, en la cual el jabalí les dice a la zuricata y al león lo siguiente:

“Siempre pensé que (las estrellas) eran grandes bolas de gas, quemándose a millones de kilómetros de aquí”.

Y aunque puedan parecer objetos muy difíciles de estudiar. lo cierto es que no lo son tanto, ya que tenemos una bastante cerca, nuestro Sol.

El Sol se divide en seis capas: Núcleo, Zona Radiativa, Zona Convectiva, Cromósfera, Fotósfera y Corona.

Fuente

En este post, nos centraremos en el Núcleo.

Debido a las altas temperaturas en el Núcleo los Átomos de Hidrógeno se encuentran completamente ionizados. Esto significa que los electrones han dejado el Núcleo del Átomo. El Hidrógeno solo está conformado por un protón y un electrón, dejando así protones libres en el Núcleo.

Fuente

La principal diferencia entre un elemento u otro es su peso atómico, es decir la cantidad de protones y neutrones presentes en su Núcleo.

Las estrellas crean su energía por medio de reacciones nucleares. En el caso de nuestro Sol se fusionan dos protones de Hidrógeno seguido de una gran cantidad de reacciones, hasta obtener finalmente como resultado Helio. De dichas reacciones se crea también el Fotón.

“El proceso de convertir un elemento en otro, es llamado Nucleosíntesis.”

A partir de aquí, empieza un largo camino para el Fotón al intentar llegar hasta la superficie de la estrella y escapar de ella.

Existen gran abundancia de elementos en el interior de las estrellas. Un Fotón tendrá que interactuar con un Átomo si tiene la energía necesaria para que su electrón pase de un estado de energía a otro.

Esta parte puede ser un poco complicada de entender, así que se los explicare con un ejemplo: Imaginen que se encuentran en el ascensor de un edificio, pero que el edificio no tiene electricidad, pero éste cuenta con un sistema de emergencia utilizando una planta eléctrica. Por desgracia, la planta eléctrica solo cuenta con energía necesaria para subir al ascensor hasta el segundo piso, pero no puede mantenerlo allí, así que éste volverá de nuevo a la planta baja.

Este mismo caso se da con los Fotones, son absorbidos por un electrón, pero éste no cuenta con la energía suficiente para mantenerlo en ese nivel, volviendo así, el electrón, a su estado base y emitiendo un nuevo Fotón con una energía menor. Esto debe hacerlo repetidas veces por miles de kilómetros. Es como intentar ir caminando a tu trabajo o lugar de estudio, encontrarte todas las calles abarrotadas de personas y tener que estrechar tu mano con cada una de ellas, hasta finalmente llegar a tu destino.

Así que, la proxima vez que estés afuera, disfrutando de la luz solar, recuerda que esos Fotones han pasado por mucho.

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Referencias:

1. An Introduction to Modern Astrophysics 2nd edition – B. Carrol, D. Ostile

2. Fundamental Astronomy 5th edition – H. Karttunen

3. 50 Cosas que Hay que Saber Sobre Física – Joanne Baker

4. 50 Cosas que Hay que Saber Sobre El Universo – Joanne Baker

Links de interes:

https://www.zmescience.com/science/what-is-photon-definition-04322/

Simulación del Átomo de Hidrógeno y su interacción con los Fotones:
http://astro.unl.edu/classaction/animations/light/hydrogenatom.html