Revisión

Momento electromagnético, efectos cuánticos y la masa del fotón

G. Spavieriª, J. Erazoª, A. Sánchezª y M. Rodriguez^b

ª Centro de Física Fundamental, Facultad de Ciencias, Universidad de Los Andes, Mérida, 5101–Venezuela.

^b Departamento de Física, Facultad de Ciencia Y Tecnología (FACYT), Universidad de Carabobo, Naguanagua, 2001–Venezuela.

Recibido el 6 de enero de 2008
Aceptado el 28 de mayo de 2009

Resumen

Se describe el rol del momento de los campos electromagnéticos (EM) P_e, en varias áreas de la física moderna, revisando los adelantos más recientes y sus relaciónes con P_e. El momento P_e representa la interacción EM en las ecuaciones para la propagación de ondas de luz y materia. Como una aplicación de las propiedades de propagación ondulatoria se considera un experimento óptico de primer orden, el cual prueba la velocidad de la luz en gases enrarecidos en movimiento. Además, P_e esta vinculado a la visión unitaria de los efectos cuánticos del tipo Aharonov–Bohm (AB) y, para varios de estos efectos, se evalúa la expresión explícita de P_e. Finalmente, estos efectos proporcionan un enfoque cuántico para estimar el límite de la masa del fotón m_ph. Un nuevo efecto del tipo AB, junto con el efecto escalar AB, constituye la base para un experimento de laboratorio que proporciona el limite m_ph ~ 9.4 x 10^–52 g , un valor que mejora los resultados logrados con recientes enfoques clásicos y cuánticos.

Descriptores: Momento electromagnético; efecto Aharonov–Bohm; modelo magnético de la luz; masa del fotón.

Abstract

We review the role of the momentum of the electromagnetic (EM) fields P_e in several areas of modern physics, revising the most recent achievements and its relationship with P_e. The moment P_e represents the EM interaction in equations for matter and light waves propagation. As an application of wave propagation properties, a first order optical experiment which tests the speed of light in moving rarefied gases is presented. Moreover, P_e is the link to the unitary vision of the quantum effects of the Aharonov–Bohm (AB) type and, for several of these effects, the explicit expression of P_e is evaluated. Finally, these effects provide a quantum approach to evaluate the limit of the photon mass m_ph. A new effect of the AB type, together with the scalar AB effect, provides the basis for table–top experiments which yield the limit m_ph ~ 9.4 x 10^–52 g, a value that improves the results achieved with recent classical and quantum approaches.

Keywords: Electromagnetic momentum; Aharonov–Bohm effect; magnetic model of light; photon mass.

PACS: 03.30.+p; 03.65.Ta; 01.55.+b; 42.15.–i

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