Fótons Subluminais
Se a luz se propaga mais lentamente do que c em um meio como o ar, o que acontece com a maneira como os fótons "experimentam" o tempo? Costuma-se dizer que um fóton não "experimenta" o tempo, pois seu plano de simultaneidade se sobrepõe completamente à sua linha de mundo. Mas isso acontece não porque seja um fóton, mas porque viaja em c . Se os fótons viajam a uma velocidade subluminal, isso significa que eles "experimentam" o tempo? Além disso, o que acontece com a massa (restante) de um fóton subluminal? Tem algum tipo de massa efetiva?
Respostas
Os fótons são partículas elementares sem massa, conforme definido no Modelo Padrão, e sempre viajam à velocidade c no vácuo, quando medido localmente.
Agora, existem duas maneiras de explicar / interpretar neste site por que a velocidade da luz em si é mais lenta do que c em um meio, e os fótons individuais sempre viajam na velocidade c quando medidos localmente:
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Agora, em um meio, é verdade que a própria luz viaja com velocidade menor que a velocidade c, mas os próprios fótons individuais ainda viajam com velocidade c entre os átomos, no vácuo.
A imagem mais simples é que a luz sempre viaja na velocidade da luz. Mas em um material ele viaja na velocidade da luz até atingir um átomo. Em seguida, é absorvido e reemitido na mesma direção, o que leva um pouco de tempo. Quanto mais isso acontecer, mais lenta será a velocidade média efetiva. Quanto mais denso o material, mais átomos existem no caminho.
Por que a luz viaja mais devagar em um meio mais denso?
É a frente de onda que viaja realmente a velocidades menores que c no vácuo.
Talvez uma resposta minha ajude a entender isso:
Os fótons realmente diminuem a velocidade em um meio ou a diminuição da velocidade é apenas aparente?
Assim, os fótons individuais viajam na velocidade c entre os átomos / moléculas e interagem com eles, e essa interação leva tempo, e é por isso que a frente de onda clássica diminui, e isso é proporcional à densidade do meio, porque quanto mais átomos / moléculas para interagir, mais tempo leva.
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A própria luz que se propaga através de um meio não deve ser tratada separadamente da matéria / meio através do qual está viajando.
A luz sempre viaja a uma velocidade (local) de c, mas a luz em um meio não é apenas luz, e é por isso que sua velocidade pode ser inferior a c. A luz é um campo eletromagnético oscilante e, quando passa por qualquer coisa que contenha partículas carregadas (ou seja, qualquer matéria feita de elétrons e prótons), o campo elétrico da luz interage com essas cargas. Quando a luz interage com as cargas, temos que descrever o sistema luz / matéria por uma nova função de onda que inclui todos os componentes em interação. Isso significa que a luz não é mais puramente luz - temos um sistema quântico que mistura a luz com as partículas carregadas. Essa mistura produz uma quasipartícula chamada polariton que tem uma partícula de massa diferente de zero, então se move a uma velocidade menor que a da luz.
A velocidade da luz pode ser $c$ no ar ou outro meio?
Portanto, a resposta à sua pergunta é que teremos um sistema quântico, incluindo fótons e as partículas da matéria / meio, com uma nova função de onda descrevendo ambos.