De que forma Einstein desvendou o universo quântico e criou o fotão?
No início do século XX, uma experiência inovadora conhecida como efeito fotoelétrico revolucionou a nossa compreensão da luz e dos eletrões. Saiba mais aqui!
Contrariamente às expectativas, o comportamento dos eletrões sob a influência da luz não estava de acordo com as teorias clássicas do eletromagnetismo. Através desta experiência, Albert Einstein descobriu a existência de fotões, o que marcou uma mudança notável na nossa compreensão do universo físico.
Tradicionalmente, acreditava-se que a luz se propagava como ondas de eletricidade e magnetismo, como elucidou James Clerk Maxwell. De acordo com este entendimento, os eletrões acumulavam progressivamente a energia da luz até atingirem um limiar de energia que lhes permitia escapar da sua superfície metálica.
No entanto, o efeito fotoelétrico revelou resultados surpreendentes. Apenas a luz acima de uma determinada frequência era capaz de libertar eletrões e, independentemente da intensidade da luz, os eletrões partiam sempre com o mesmo nível de energia.
A solução de Einstein
Einstein propôs rapidamente uma solução engenhosa para este enigma. Postulou que a própria luz é quantizada, existindo como pacotes discretos de energia conhecidos como fotões. Estas unidades indivisíveis de material luminoso comportam-se como se fossem ondas quando se amalgamam, mas a sua natureza de partícula torna-se aparente quando examinadas individualmente.
Ao contrário das ondas contínuas, os fotões não podem ser divididos em proporções fracionadas. Em vez disso, ocorrem em múltiplos integrais - análogos a uma unidade, duas unidades, e assim por diante.
A descoberta inovadora de Einstein resolveu o enigma do efeito fotoelétrico. A energia necessária para que os eletrões escapem de um metal depende apenas da frequência da luz, e não do seu brilho ou intensidade. Frequências mais altas correspondem a fotões mais energéticos. Uma energia insuficiente nos fotões mais lentos torna os eletrões incapazes de se libertarem.
A colisão de fotões com eletrões transmite uma quantidade fixa de energia, o que explica a razão pela qual os eletrões escapam de forma consistente e uniforme. A descoberta dos fotões por Einstein iluminou a natureza quântica subjacente da luz, revelando um mundo microscópico que desafiava a compreensão clássica.
Esta revelação constituiu um marco crucial no progresso científico, valendo a Einstein o Prémio Nobel e abrindo caminho para uma maior exploração das partículas quânticas e dos seus intrincados comportamentos.
Referência da notícia
Sutter P., How Einstein Unlocked the Quantum Universe and Created the Photon. Universe Today (2023).