Melhor resposta
Muitas pessoas sabem o que outros Quorans disseram sobre os quanta. Muitas pessoas pensam que um fóton é uma partícula.
Um elétron é uma partícula porque quando ele interage eletromagneticamente a energia é conservada, o momento e o momento angular (orbital e momento angular de 1/2 spin) são conservados, mas também a carga elétrica é conservada. A carga não pode ser alterada em colisões eletromagnéticas normais, apenas a força nuclear fraca pode juntar elétron e próton em um nêutron ou vice-versa. No entanto, os elétrons na Mecânica Quântica são descritos como campos de potencialidade complexa, cuja norma os números complexos descrevem a densidade de probabilidade da partícula interagindo ali.
Um fóton carrega energia e spin 1, mas não muito mais. Quando um fóton interage, na maioria das vezes ele é consumido para nunca mais reaparecer. O fóton é uma partícula ou o campo eletromagnético está apenas interagindo de forma quantizada, como se houvesse fótons parecidos com partículas, sem realmente haver nada entre as duas interações?
Dizemos que o campo eletromagnético às vezes age como uma onda e às vezes como uma partícula. Diz-se que o efeito fotoelétrico demonstra conclusivamente que os fótons às vezes agem como partículas, e que o espalhamento Compton faz o mesmo. Bem, uma teoria de onda pura de um fóton ainda é possível à luz [sic] desses efeitos?
Resposta
Muito simples, mas primeiro vamos esquecer a palavra “partícula” porque é muito enganador. Vamos usar a palavra “onda”, embora isso também seja enganoso, porque a palavra evoca em nós a imagem de uma onda na água e uma onda de energia tem uma geometria muito diferente. Porém, mais importante do que a geometria correta para visualizar a frente de onda dos quanta EM (ou quanta de massa) é o princípio de que uma onda deve ser um ciclo completo, um pico completo e um vale. Não podemos detectar um pedaço de onda; é uma proposição de tudo ou nada. Nem mesmo 0,9999999\% de uma onda é uma onda. É por isso que as ondas, quando isoladas como uma única onda em um campo de ondas, são quantizadas. Não é que não esteja “lá”, é que o detector para uma única unidade de onda (quântica) é um campo EM e só pode registrar uma mudança de estado de uma onda inteira, não de um pedaço de uma onda, que não é uma onda. Então, se isso for entendido, você tem o entendimento básico de por que QM.
Agora, geometria e visualizações: