Artículo 3 | TEORÍA DE LA LUZ SECA

CUANDO LA LUZ SE SECA CRÍA MASA

El título de hoy parece un chiste, pero no hay nada más serio que lo que en él se esconde, el origen de la materia oscura del universo.
Con esta presentación el autor quiere llamar la atención del lector y despertarle la curiosidad por saber qué diablos quiere decir eso de que “CUANDO LA LUZ SE SECA CRÍA MASA”.

Bien, primeramente hay que hacer notar que la frase está escrita ex profeso para llamar la atención, y no quiere decir exactamente que la luz se vaya a secar en el sentido estricto de la palabra, lo que quiere decir es que la luz puede, en circunstancias concretas, perder su carácter de onda, es decir que puede perder todas las propiedades ondulatorias y corpusculares que la Mecánica ondulatoria o cuántica asocian a los fenómenos luminosos. Cuando esto ocurre decimos que la luz se ha secado, por analogía a cuando una gota de agua se seca, que desaparece de nuestra vista convertida en vapor. A diferencia de lo que ocurre con la gota de agua, cuando la luz se seca, es decir cuando desaparecen sus propiedades ondulatorias o cuánticas solo quedan las propiedades físicas asociadas a la masa de las partículas asociadas a la onda-corpúsculo.

Para explicar las condiciones y cómo se produce el efecto de secado de la luz imaginemos primeramente de manera intuitiva, que ocurre con un rayo de luz lanzado al espacio.

Lancemos un rayo de luz blanca o monocromática al espacio.
A la salida de la fuente luminosa el haz de luz tiene un diámetro fijo y concreto, determinado por las características de la fuente. A medida que el rayo progresa el diámetro se va haciendo cada vez mayor, cada vez más y más grande y menos luminoso, hasta que aparentemente desaparece engullido en las profundidades del universo.
¿Que le ha pasado a nuestro rayo?, ¿Continuará desplazándose a la velocidad de la luz hasta el infinito aunque no lo podamos ver?

En un primer momento la tentación es responder que sí, que nuestro rayo continuará desplazándose por los siglos de los siglos hasta los confines del universo, si no acaba antes engullido por un agujero negro. Sin embargo a poco que pensemos la respuesta no puede complacernos. En primer lugar los confines del universo estarían plagados de radiaciones luminosas en contra de la materia oscura que en realidad contienen. En segundo lugar parece poco realista pensar que nuestro rayo pueda permanecer eternamente con el mismo nivel de energía, sin perder ni un ápice de la misma durante su trayecto eterno.

Sin embargo si contestamos que no, que nuestro rayo no puede continuar viajando eternamente por el espacio, y contestamos que lo que ocurre es que llegará un momento en el cual nuestro rayo perderá las cualidades propias de las radiaciones luminosas y se convertirá en masa, estamos dando una respuesta coherente con las dos observaciones anteriores. Por un lado se explicaría el origen de la materia oscura, y por el otro quedaría confirmada la vida finita del rayo.

Es así como la frase “Cuando la luz se seca cría masa” resume la grandeza de la presente teoría.

Para entender el proceso por el cual las radiaciones luminosas pierden sus propiedades ondulatorias, es decir para explicar como la luz se “seca”, la teoría establece que el mínimo rayo de luz tiene que estar formado por un par de fotones de energía:

planck

donde:

  • e = energía del fotón
  • h = constante del Planck
  • v = frecuencia de la radiación

Este par de fotones interactúa entre sí intercambiándose la energía alternativamente de uno al otro a expensas de su masa. Dicho de otra manera, en el par de fotones cuando uno es masa el otro es energía y viceversa.

La masa asociada a cada fotón es*:

masa

    (*)En sentido estricto deberíamos considerar también la energía cinética, por tanto la masa calculada según la ecuación debe ser considerado como un valor límite.

donde:

  • m = masa del fotón
  • c = velocidad de la luz

Es decir que a cada “quantum de energía” o fotón le corresponde un “quantum de masa” o corpúsculo dado por la famosa ecuación de Einstein E=mc2 . `Por tanto lo que ocurre en realidad en el interior del rayo es un intercambio de la energía hv entre las partículas constituyentes de cada par de corpúsculos o fotones, lo que ocasiona que alternativamente vayan desintegrándose, transformándose en energía y condensándose nuevamente para formar el corpúsculo o fotón de masa hv/c2.

Para que este intercambio tenga lugar es preciso que los fotones estén suficientemente próximos, por ello no es posible la existencia de un rayo con un solo fotón, no podría existir al no poder tener lugar el intercambio energético necesario para el establecimiento de la “dualidad onda corpúsculo”. Por tanto para que los rayos de luz posean las cualidades de las radiaciones luminosas es preciso que exista una cierta presión de radiación, que mantenga los rayos suficientemente cerca unos de otros.

De acuerdo con la mecánica ondulatoria la presión de radiación p es proporcional a la densidad de fotones según la ecuación:

presion

donde:

  • n = número de fotones por unidad de volumen
  • m = masa del fotón
  • c = velocidad de la luz

Para un rayo dado la presión de radiación disminuye a medida que éste se aleja de la fuente ya que el número de fotones por unidad de volumen disminuye, y en consecuencia, cuando la presión de radiación sea suficientemente pequeña, la radiación perderá sus cualidades ondulatoria, manifestándose solo las cualidades másicas de los fotones constituyentes.

Ahora que ya entendemos como se ha “secado la luz” deberíamos fijarnos en lo que ha quedado. En el enunciado de la teoría decíamos que “Cuando la luz se seca cría masa”, decimos cría por que lo que resulta del “secado” no son átomos, protones ni electrones, sino otras partículas más pequeñas, las cuales al agregarse unas a otras por efecto de las fuerzas de atracción gravitatoria van a engordando los agujeros negros que posteriormente vomitaran sus contenidos para constituir otras estrellas y galaxias.

Para fijar ideas podemos considerar, a título de ejemplo, los rayos de luz amarilla de sodio de longitud de onda l=5890 Angstrom. De acuerdo con la ecuación m = hv/c2. la masa del fotón correspondiente mfNa es:

mfNa = 3,7 · 10 exp -33 gramos

infinitamente más pequeña que la del electrón me que es:

me = 0,91 · 10 exp -27 gramos

por tanto estamos hablando de la aparición de partículas minúsculas, enormemente pequeñas, realmente verdaderos gérmenes a partir de los cuales la masa se cría.

Queridos lectores, un cordial saludo

M. Patanou