Los fotones no tienen masa, por tanto, no poseen energía (mito)

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No hay duda de que es difícil comprender que algo que no tiene masa sí pueda tener energía. La luz también es una onda, así que tiene capacidad para realizar una acción o trabajo, o producir un cambio o una transformación.

La masa es una magnitud empleada en física con la que se expresa la cantidad de materia que tiene un cuerpo en reposo. Ahora bien, en un universo hipotético, la luz en reposo no tendría masa, pero en nuestro universo la luz siempre está moviéndose a la misma velocidad. La velocidad de la luz en el vacío se expresa como c: 300,000 K/s (kilómetros por segundo).

Para cualquier estudiante es difícil no poder asociar la energía a la masa en el caso de la luz. Por esta razón, se debe saber que, además de una onda, la luz es también una partícula. Los primeros físicos que estudiaron la luz notaron que se comportaba como una onda. Después, el físico Albert Einstein (1879-1955), basándose en los trabajos de Max Planck (1858-1947), pudo constatar que la luz también actuaba como una partícula y la llamó cuanto (quantum, en el sentido de "paquete") de luz, lo que hoy se conoce como fotón (del griego φῶς phōs (gen. φωτός) 'luz'). Los fotones tienen una vida corta, de unos 0.13 segundos.[1]

En la ecuación de Einstein, E=mc2 se ve que la energía de un cuerpo en reposo (E) es igual a su masa (m) multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado (c2). Dado que esta ecuación necesita que la masa tenga un valor para poder determinar la energía, se puede pensar erróneamente que todo sistema sin masa carece de energía. La razón es que esta ecuación solo es aplicable para partículas en reposo y la luz siempre está en movimiento, y es precisamente ese movimiento de los fotones lo que les confiere su energía.

En física, a la cantidad de movimiento se le conoce como momento lineal o momentum y es de ese momento lineal de dónde le viene la energía a los fotones. Para encontrarla es necesario sustituir la masa (m) por el momento lineal (p) y así obtenemos la cantidad de energía del fotón. En mecánica newtoniana se define la cantidad de movimiento lineal como el producto de la masa por la velocidad según la fórmula p=mv (masa por velocidad). Esto hace que haya fotones como los de la luz visible que tienen una energía 10000 veces menor que, por ejemplo, los que hay en los rayos X, o millones de veces menor que la de los rayos gama producidos por los elementos radiactivos.[2]

La velocidad de la luz siempre es y ha sido constante y esto se ha demostrado cientos de veces, por lo que la aserción de que la velocidad de la luz ha decaído con los años es falsa.

Referencias y ligas externas

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  1. Alicia Rivera (Mar, 2007) [«La vida entera de un fotón»]. Vía: Diario El País.
  2. Pascuala García Martínez (Feb, 2019) [«Si los fotones no tienen masa, ¿dónde almacenan la energía?»]. Vía: Diario El País.
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