¿Es el fotón la partícula más pequeña del universo?

Answer 1

Como tantas otras cosas, depende de lo que quieras decir con ‘más pequeño’

Si estás hablando de masa (siempre me referiré a la masa en reposo aquí), entonces las únicas partículas que tenemos evidencia de que no tenemos masa son los gluones (los portadores de fuerza de la fuerza nuclear fuerte) y los fotones. Los fotones son fáciles de observar, pero los gluones no pueden existir como partículas libres. Siempre están interactuando con los quarks y otros gluones dentro de los hadrones. Inferimos que no tienen masa en términos teóricos, y no tienen ninguna medida directa de su masa. También existe el gravitón (el transportador de fuerza de – sorpresa – la fuerza gravitacional) predicho teóricamente, pero aún no observado, que se predice que carece de masa. Puede ver algunos límites superiores experimentales en las masas de todas las partículas conocidas en la página del maravilloso Grupo de Datos de Partículas: http://pdglive.lbl.gov/listings1…. Por ejemplo, hay mediciones del viento solar que muestran que la masa del fotón debe ser menor que [math] 10 ^ {- 18} \ eV / c ^ 2 [/ math] (compárela con la masa del electrón en torno a [math ] 511,000 \ eV / c ^ 2 [/ math]).

Los neutrinos tienen la menor masa del resto de las partículas fundamentales que sí tienen masa. Sabemos que tienen la masa de las mediciones de las oscilaciones de los neutrinos (por ejemplo, de los neutrinos solares – http://en.wikipedia.org/wiki/Neu…), pero solo tienen límites superiores en sus masas (menos de unos pocos [math] eV / c ^ 2 [/ math], ver http://en.wikipedia.org/wiki/Neu…).

También podría estar interesado en resolver el poder: cuán pequeño es un objeto que puede ver rebotando diferentes tipos de partículas en él. Parecería que cuanto más pequeña sea la partícula que estás usando, más fina será tu resolución. Ahora estamos interesados ​​en alguna medida del tamaño espacial de la partícula, en lugar de su masa. Aquí se pone algo interesante ya que los fotones no son las mejores partículas que tenemos para visualizar las cosas de esta manera. Es posible que ya haya notado que muchas de las imágenes de las cosas más pequeñas que podemos obtener son de microscopios electrónicos en lugar de microscopios ópticos. Esto se debe a que existe un límite inherente al grado de detalle de una imagen que podemos obtener que proviene de la longitud de onda de la partícula (todas las partículas tienen una longitud de onda, consulte http://en.wikipedia.org/wiki/Wav…). Los fotones de luz visible tienen longitudes de onda que oscilan entre 400 y 700 nanómetros (un nanómetro es [math] 10 ^ {- 9} \ m [/ math]), por lo que no pueden visualizar objetos mucho más pequeños que sus longitudes de onda. Los electrones típicos tienen longitudes de onda que son alrededor de [matemática] 10 ^ 5 [/ matemática] veces más pequeñas que los fotones en la parte visible del espectro (esto se debe principalmente a la energía de masa en reposo del electrón), por lo que pueden usarse para crear imágenes con mucha mayor resolución que los fotones visibles (http://en.wikipedia.org/wiki/Ele…)! Puedes hacerlo incluso mejor que los microscopios electrónicos estándar, pero eso es demasiado tangente, incluso para mí