Es la responsable de la interacción entre partículas con carga eléctrica y, por extensión, de todas las reacciones químicas ( y por consiguiente de todos los fenómenos biológicos). Estas fuerzas actúan sobre todas las partículas cargadas eléctricamente. Son de naturaleza atractiva o repulsiva. Su radio de interacción es infinito.
El conocimiento de las interacciones electromagnéticas ha sido importante para la explicación de fenómenos como:
1. La electricidad.
2. El magnetismo.
3. La interacción entre la luz y la materia.
4. Las ondas electromagnéticas.
5. La estructura interna de la materia a escala atómica y molecular.
Las interacciones electromagnéticas se describen con las leyes de Maxwell. En el siglo XIX este científico desarrolló su “Síntesis electromagnética” que explicaba fenómenos que parecían independientes, como los fenómenos eléctricos, magnéticos y la interacción de la luz con la materia. Demostró entonces que la luz es una onda electromagnética, con los que se engloba la óptica y el electromagnetismo.
Ecuaciones de Maxwell
Ecuaciones de Maxwell
“A partir de los años treinta, los trabajos realizados en la teoría cuántica del campo electromagnético revelaron que la interacción entre cargas eléctricas puede ser concebida como intercambio de fotones. El fotón que es emitido por un electrón es absorbido por otro, intercambiando así energía, momento lineal y spin. El campo electromagnético esta cuantizado y sus propiedades ondulatorias o corpusculares dependerán de la clase de situación experimental a la que se somete la luz” (Sepúlveda, 2003)
El siguiente cuadro nos muestra algunas de las características de las interacciones electromagnéticas
Bosón Portador | Fotón |
Partículas sobre las que actúa | La cargadas |
Intensidad | 1037 |
alcance | Ilimitado |
La partícula responsable de las interacciones electromagnéticas es el fotón, al ser esta partícula eléctricamente neutra, garantiza que durante las interacciones la naturaleza y la identidad de las partículas elementales no cambien. Esta partícula es la portadora de todas las formas de radiación electromagnética tales como: rayos gamma, los rayos X, la luz ultravioleta, la luz visible, la luz infrarroja, las microondas y las ondas de radio.
El fotón interactúa como partícula mediadora entre las partículas cargadas eléctricamente, veamos un ejemplo, el más sencillo de este tipo de interacciones:
Se tienen dos partículas con la misma carga eléctrica (electrones), que se aproximan uno al otro, de acuerdo con las leyes conocidas del electromagnetismo estas partículas experimentan fuerzas de repulsión. ¿Cómo es posible que las partículas “sepan” que la interacción que experimentan en con otra partícula es de igual carga?, esto es, porque la interacción se produce mediante otra partícula mediadora, en este caso el fotón, durante la interacción un electrón emite un fotón que inmediatamente es absorbido por el otro electrón, durante este intercambio energético, también se transmite la información de las cargas de ambas partículas, por lo que el efecto resultante sería una fuerza de repulsión. Es importante destacar que en la electrodinámica de partículas, el fotón como partícula mediadora es un fotón denominado virtual.
Estas interacciones entre partículas se representan mediante Diagramas de Feynman. Veamos el ejemplo del diagrama de Feynman de la interacción electrón – electrón. Estos diagramas están constituidos de tres líneas, dos de ellas indican los momentos anterior y posterior a la interacción y la tercera se localiza en el vértice de interacción y representa al fotón.
Richard Feynman junto con otros científicos (JulianSchwinger y ShinichiroTomogana) en forma independiente desarrollaron La Electrodinámica Cuántica (QED), que describe el intercambio de fotones no solo entre los electrones, sino también entre positrones (e+) y entre electrones y positrones. Los positrones son las antipartículas elementales del electrón, su cantidad de masa y carga es la misma, pero su carga es positiva. La siguiente tabla muestra algunas características de los positrones.
Clasificación | Partícula elemental |
Familia | Fermión |
Grupo | Leptón |
Generación | Primera |
Interacciones en las que participa | Gravedad, electromagnetismo y Nucleares débiles. |
Símbolo | Β+, e+ |
Teorizada | Paul Dirac |
Descubierta | Carl David Anderson |
Masa | 9,10938215 x 10-31 kg |
Spin | ±1/2 |
PARTICULA MEDIADORA DE LAS CARGAS ELECTRICAS. LOS FOTONES
El fotón es una partícula elemental que se mueve a la velocidad de la luz, esto es posible porque los fotones tienen una masa nula y esto trae como consecuencia que los fotones no pueden ser frenados, si a esto le sumamos las altas velocidades a las que se mueven, es imposible verlos o fotografiarlos. Estos se producen por cargas eléctricas en movimiento que producen fuerzas eléctricas y magnéticas. “Como las fuerzas electromagnéticas se propagan en formas de ondas, los fotones pueden ser encontrados con mayor probabilidad en lugares de interferencia constructiva de esas ondas, o con menor o nula probabilidad en aquellos de interferencia destructiva” (Veltrán, et al, s.f)
PROPIEDADES DE LOS FOTONES
Clasificación | Partícula elemental |
Familia | Bosón |
Grupo | Bosón de gauge |
Interacción | Electromagnetismo |
Símbolos | ϒ, hv o ђѠ |
Antipartícula | Ella misma |
Masa | 0 |
Vida media | Estable |
Carga eléctrica | 0 |
Spin | 1ђ |
Velocidad | La de la luz |
