Fotoi

Fisikan, fotoia (grezieratik φως, fos, "argi") oinarrizko partikula bat da, elkarrekintza elektromagnetikoaren kuantua da eta argiaren zein erradiazio elektromagnetikoaren gainerako forma guztien funtsezko "unitatea" da. Indar elektromagnetikoaren partikula eramailea ere bada. Indar honen efektuak erraz beha daitezke bai eskala mikroskopikoan zein eskala makroskopikoan; izan ere, fotoiak ez duenez masarik, funtsezko elkarrekintzak distantzia luzera gerta daitezke. Oinarrizko partikula guztietan bezala, fotoietan mekanika kuantikoak agintzen du eta uhinenak zein partikulenak diren ezaugarriak agertzen dituzte. Esaterako, fotoi batek errefrakzioa jasan dezake leiar bat zeharkatzen duenean, baina partikula modura ere jokatzen du eta emaitza zehatza ematen du bere momentu kuantitatiboa neurtzen denean.

Fotoiaren kontzeptu modernoa Albert Einstein zientzialariak garatu zuen argiaren uhin-eredu klasikoarekin bat ez zetozen behaketa esperimentalak azaltzeko. Fotoiaren ereduak azaldu nahi zuen, batez ere, argiaren energia maiztasunaren mendekoa zela eta materiak eta erradiazio elektromagnetikoak oreka termikoan egoteko zuten gaitasuna azaldu zuen. Behaketa anomaloak azaltzeko ere erabili zen, esaterako gorputz beltzen erradiazioaren propietateak. Beste fisikari batzuek, batez ere Max Planck-ek, eredu erdiklasikoak erabiliz saiatu ziren azaltzen azken hau, argia Maxwell-en ekuazioen bidez azalduz eta argia igorri eta xurgatzen duten objektu materialak kuantizatuak direla esanez. Eredu erdiklasiko hauek mekanika kuantikoaren garapenean lagundu zuten arren, geroago egindako esperimentuek Einsteinen hipotesia, argia bera kuantizatua dagoela alegia, baliozkotu zuten. Argiaren kuantuak, beraz, fotoiak dira.

Partikulen fisikaren alorreko eredu estandar modernoan, fotoiak eremu elektriko eta magnetikoen sorreraren arduradunak dira, eta aldi berean fotoien ondorioz lege fisikoek nolabaiteko simetria erakusten dute leku-denboraren puntu guztietan. Fotoien berezko propietateak, esaterako karga elektrikoa, masa inbariantea eta spin-a, gauge simetria honen propietateen araberakoak dira.

Fotoien kontzeptuak aurrerapen garrantzitsuak eragin ditu fisika teorikoan eta esperimentalean, adibidez laserren sorrera, Bose-Einstein kondentsazioaren aurkikuntza, kuantu-eremuen teoria edo mekanika kuantikoaren interpretazio probabilistikoa. Fotokimikan, bereizmen handiko mikroskopian eta distantzia molekularren neurketan aplikatu izan da. Berriki, fotoiak konputazio kuantikoko elementu modura aztertu izan dira, bai eta komunikazio optikoen aplikazio sofistikatuetan ere, hala nola kriptografia kuantikoan.

Ezaugarri fisikoak 

Fotoiak ez dauka masarik, ez dauka karga elektrikorik eta ez da berez desintegratzen espazio hutsean. Fotoi batek bi polarizazio-egoera posible ditu eta hiru parametro jarrairen bidez deskribatzen da modu zehatzean: bere uhin-bektorea (λ uhin-luzera zehazten duena), bere norabidea eta bere hedapena. Fotoia elektromagnetismoaren gauge bosoia da, eta beraz, fotoiaren beste zenbaki kuantikoak (esaterako leptoi-zenbakia, barioi-zenbakia eta zaporedun zenbaki kuantikoak) zero dira.

Fotoiak prozesu natural askotan igortzen da. Esaterako, karga bat azeleratzen denean, sinkrotroi-erradiazioa igortzen du. Molekula, atomo edo nukleo atomiko bat energia-maila baxuago batera igarotzen denean, energia-maila desberdinak dauzkaten fotoiak igortzen dira, argi infragorritik hasi eta gamma izpietaraino. Partikula bat eta hari dagokion antipartikula deuseztatzen direnean ere, adibidez elektroi-positroi deuseztapena gertatzen denean, fotoi bat igortzen da.

Espazio hutsean, fotoia c abiaduran (argiaren abiadura) higitzen da eta bere energia eta momentua  bidez adierazten dira, non p p momentu-bektorearen magnitudea den.

Oharrak

Erreferentziak

Ikus, gainera 

 Uhin-partikula dualtasuna

Kanpo estekak 

Argia
Gauge bosoiak
Elektromagnetismoa
Optika
Oinarrizko partikulak