fotonerna

Fotonerna är de grundläggande partiklarna i ljus och annan elektromagnetisk strålning. De är masslösa spin-1-partiklar som fungerar som gauge-bosoner för den elektromagnetiska interaktionen i standardmodellen. I vakuum färdas fotoner med ljushastighet c och deras energi är E = hν samt deras rörelsemängd p = h/λ. De har två helicitytstånd, (+1 och -1), och saknar elektrisk laddning. Fotonernas excitationsnivåer beskrivs av kvantfältteorin som kvanta av elektromagnetiska fältet. I ett medium varierar hastigheten och brytningsindex: v = c/n, vilket leder till reflektion, brytning och diffraktion.

Fotonerna uppvisar både våg- och partikelegenskaper och studeras genom fenomen som interferens, diffraction och fotolreaktioner. De interagerar med materien främst genom elektromagnetisk kraft och kan emitteras eller absorberas av laddade partiklar. Deras egeninteraktion är mycket svag vid låga energier, men vid höga energier kan fotoner omvandlas i närvaro av kärnor eller elektromagnetiska fält till partiklar såsom elektron-positron-par. Eftersom fotoner är masslösa, färdas de alltid med hastighet c i vakuum och deras fysik kan beskrivas av kvantfältteori där de uppträder som excitationsflöden i det elektromagnetiska fältet.

Fotoner spelar en central roll i många områden av forskning och teknologi. Inom kosmologi observeras bakgrundsstrålningens fotoner, och i laboratorier studeras extremt samverkande foton i kvantoptik. Teknologiskt används fotoner i kommunikation via fiberoptik, i lasrar, bildgivning, spektroskopi och solceller.

Se även: foton, elektromagnetisk strålning, kvantk electrodynamik.