La Transferencia de Masa Atómica con un Fotón Resuelve la Paradoja del Momentum de la Luz

El novedoso descubrimiento resuelve la centenaria paradoja del momentum de la luz. En la literatura han existido dos valores diferentes para el momentum de la luz en el medio transparente. Normalmente, estos valores difieren en un factor de diez y esta discrepancia se conoce como la paradoja del momentum de la luz. La diferencia entre los valores del momentum se debe a que se desprecia el momentum de los átomos que se mueven con el pulso de luz.

Imagen: Implicaciones Astronómicas: "Actualmente la ley de Hubble se explica porque el desplazamiento Doppler es mayor desde las estrellas lejanas. Esto apoya efectivamente la hipótesis del universo en expansión. En la teoría del polaritón de masa de la luz, esta hipótesis no es necesaria ya que el desplazamiento al rojo se vuelve automáticamente proporcional a la distancia entre la estrella y el observador..."

Para resolver la paradoja del momentum, los autores demuestran que la teoría especial de la relatividad exige que una densidad atómica adicional viaje con el fotón. En simulaciones informáticas clásicas relacionadas, utilizan el campo de fuerza óptico y la segunda ley de Newton para demostrar que una onda de mayor densidad de masa atómica se propaga por el medio con el pulso de luz.

Implicaciones Astronómicas

Los investigadores están trabajando en las posibles aplicaciones optomecánicas que permite la onda de choque óptica de los átomos predicha por la nueva teoría. Sin embargo, la teoría se aplica no sólo a los líquidos y sólidos transparentes, sino también al gas interestelar diluido. Utilizando una simple consideración cinemática se puede demostrar que la pérdida de energía causada por el efecto de transferencia de masa, se vuelve para el gas interestelar diluido, proporcional a la energía del fotón y a la distancia recorrida por la luz.

"Esto nos lleva a realizar más simulaciones con parámetros realistas de la densidad del gas interestelar, las propiedades del plasma y la temperatura. Actualmente, la ley de Hubble se explica porque el desplazamiento Doppler es mayor a partir de las estrellas lejanas. Esto apoya efectivamente la hipótesis de un universo en expansión. En la teoría del polaritón de masa de la luz, esta hipótesis no es necesaria, ya que el desplazamiento al rojo es automáticamente proporcional a la distancia entre la estrella y el observador", explica el profesor Jukka Tulkki.

Las teorías convencionales de las ondas electromagnéticas en un medio suponen que la energía que se propaga con el pulso de luz en el medio es transportada en su totalidad por el campo. Así, se desestima la posibilidad de que el campo de fuerza óptico del pulso de luz impulse una onda de densidad de masa atómica (MDW) y las energías cinética y elástica relacionadas.  En este trabajo, presentamos los fundamentos de una teoría covariante de la propagación de la luz en un medio considerando una onda luminosa simultáneamente con la dinámica de los átomos del medio impulsada por las fuerzas optoelásticas entre los dipolos inducidos y el campo electromagnético. -- El arrastre de la masa del fotón y el momentum de la luz en un medio -- (Photon Mass Drag and the Momentum of Light in a Medium).

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