Ti sei mai chiesto come la luce arriva nei tuoi occhi? Proviene da una cosa straordinaria chiamata sorgente di fotoni. Fotone: Una Piccola Unità Individuale che Trasporta sia Luce che Energia. Queste cosette minuscole sono fantastiche perché si muovono alla velocità quasi della luce! A questo punto, possiamo imparare tutto sui fotoni - di cosa sono fatti e da dove provengono i raggi. Beh, andiamo a vedere un po' di luce! ...
I fisici pensano alla luce e all'energia come composte da piccole parti chiamate fotoni. Sono come piccoli corrieri che attraversano lo spazio. Vengono prodotti quando particelle cariche, come elettroni e protoni, entrano in collisione con altri elettroni o positroni. La collisione delle contro-particelle produce quindi i fotoni. Ad esempio, la fonte più significativa di fotoni è il sole. Il sole emette energia sotto forma di fotoni nello spazio vuoto fino alla Terra, che percepiamo come luce e calore. L'assenza del sole e dei suoi fotoni renderebbe il nostro mondo un luogo freddo e buio!
La maggior parte dei fotoni non viene creata in modo uguale e questo è un processo importante da osservare. Ce n'è uno chiamato emissione spontanea. Questo avviene quando un elettrone a un livello energetico superiore ritorna a uno dei livelli inferiori, emettendo un fotone. Immagina un palloncino che è stato gonfiato — ora, immaginalo scoppiare — rilascia energia! Questo processo si chiama emissione stimolata ed è un secondo modo in cui i fotoni vengono prodotti. Ed è esattamente ciò che accade nei laser. Mentre nei laser i fotoni viaggiano in una sola direzione causando la liberazione di altri fotoni dagli atomi. Questo concentra la luce in un fascio intenso e potente, come quello che vediamo quando un puntatore laser brilla!
Molte delle migliori luci che abbiamo sono nei nostri laboratori e ospedali. Una sorgente di fascio intensivo potrebbe essere realizzata da un sincrotrone, così chiamato per essere una luce molto brillante. È una macchina unica perché genera luce attraverso acceleratori di elettroni quasi alla velocità della luce e curve grazie a magneti. E questo genera un'enorme quantità di fotoni che i ricercatori possono osservare per studiare vari materiali e piccole forme di vita a dimensioni molto ridotte. È come se agli scienziati fosse stato dato un super-ingranditore basato sulla luce che permette loro di vedere cose a dimensioni inferiori a quanto il nostro cervello possa comprendere.
L'unica cosa è… i fotoni sono delle palle molto strane e arrivano con alcune peculiarità! Non si rivela peso, ma energia. Questo significa che possono viaggiare leggeri. Interessantemente, i fotoni possono essere sia particelle che onde (il quantista di un'onda). Riflettono i colori e ogni colore ha una lunghezza d'onda diversa. Questo perché la luce di colori diversi viaggia in modi differenti—la luce rossa, per esempio, ha una lunghezza d'onda più lunga di quella blu, quindi quando le luci rosse e blu vengono emesse insieme si muovono a passi separati. E questa combinazione di colori è ciò che ci fa vedere un arcobaleno!
I fotoni possono essere creati in... natura, come fotoni dal sole, oppure vengono prodotti artificialmente utilizzando una tecnologia più sofisticata basata su laser e sincrotroni. Possono anche essere catturati da altre cose, come le piante e vari materiali che li trasformano in diverse forme di energia (ad esempio, chimica nel caso in cui una pianta cresce o elettrica che fornisce energia per i nostri dispositivi). Questo è significativo perché mostra come l'energia possa convertirsi da una forma all'altra.
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