No ano de 1905, Albert Einstein, enuncia sua teoria do efeito fotoelétrico e, conseguiu trazer uma explicação para o comportamento da luz quando era emitida na direção de uma placa de metal, causando a emissão de elétrons dela.
A explicação era de que a luz, apesar de propagar na forma de uma onda, ela era constituída por pequenos feixes de partículas, os fótons. Essas partículas teriam que ser constituintes do bloco de partículas fundamentais, ou seja, seriam férmions ou bósons. Contudo, por não possuírem spin fracionário eles foram caracterizados como bósons de calibre, ou seja, são as partículas que explicam a existência de uma das 4 forças da natureza. Em especial, os fótons são mediadores da força eletromagnética.
Essa partícula recebeu a letra grega gama para representação, e é caracterizada como um Bóson de Calibre sem massa, mas com uma carga de densidade igual a 1x10-18 eV/c2. Isso ajuda a propiciar, conforme as partículas são incididas sobe uma placa de metal, a fornecer energia e a excitar os elétrons, que são arremessados do sistema de sobreposição de orbitais na ligação metálica. Esse é o comportamento de partícula atribuída aos fótons, todavia, também ocorre o fenômeno de se comportarem como onda, ou seja, é o que descreve a dualidade onda-partícula.
Os fótons possuem uma relação próxima com os elétrons, entretanto, são partículas neutras, o que leva essa partícula não ser influenciada por campos magnéticos, mas são desviados por campos gravitacionais, entretanto, possuem spin igual a 1 e se movem na velocidade da luz no vácuo em linha reta. Por esse motivo, a massa dos mesmos é considerada igual a 0.
Basicamente os fótons são criados a partir de elétrons de valência, ou seja, os mais externos, que são excitados por alguma fonte de energia e, dessa forma, passam de um orbital atômico para outro. Além disso, existem mais duas formas de produzir fótons, sendo uma delas a aceleração de partículas carregas e a outra com o decaimento de um núcleo atômico. Nesse último caso, existe ainda a força fraca nuclear presente, sendo mediada pelos Bósons W e Z. Para fótons mais energéticos, ou seja, próximos ou abaixo do comprimento do azul, existe a necessidade de decaimento nuclear, colisão de partículas ou aniquilamento de partículas com as antipartículas. Logo a energia dos fótons, influencia no tipo de luz gerada. Entretanto, alguns equipamentos caseiros podem gerar fótons em comprimentos de ondas grandes, como os rádios, por exemplo.
A grande importância dessas partículas é a de que são mediadoras da força eletromagnética, a qual é caracterizada pela eletrodinâmica quântica, logo, os fótons são responsáveis por mediarem todos os fenômenos envolvendo cargas eletricamente carregadas com campos magnéticos. Esse fenômeno começou a ser descrito por Paul Dirac na década de 1920, mas foi provada na década de 1960, por Tomonaga, Schwinger e Feynman. Sendo descrita pelo intermédio de um lagrangiano para a interação entre elétrons e pósitrons.
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