Foton parçacığı ve enerjisi
En basit tanımla foton, insanoğlu olarak “ışık” şeklinde adlandırdığımız elektromanyetik ışınımların temel yapı birimi, temel parçacığıdır. Ancak işin içine “parçacık” kelimesi girdiğinde, mikro fiziğin en karmaşık ve hala pek çok bilim insanı için dahi ne olduğu tam olarak bilinmeyen Kuantum fiziğinin uçsuz bucaksız dünya da girmektedir. Zira foton yani ışığı oluşturan en bu temel birim hem dalga hem de parçacık olarak davranabilen oldukça ilginç bir yapıya sahiptir. Elektromanyetik alanların kuantumu şeklinde de tanımlayan foton, bilin tarihinin en ünlü isimlerinden ki bazılarına göre tartışmasız en önemlisi olan Albert Einstein tarafından ileri sürülen bir kuramla açıklanmaktadır. Kuantum mekaniğine tabii olan foton (tıpkı diğer tüm parçacıkların olduğu gibi…), durağan haldeyken “sıfır kütleye” sahiptir.
Fotonun durağan halde herhangi bir kütleye sahip olmaması, uzak gibi akıl sınırlarını zorlayacak kadar büyük bir alanda çok hızlı hareket etmesini ve diğer maddeler ile etkileşime girmesini sağlar. Fotonun kütlesini ölçmek için herhangi bir girişim yapıldığında parçacık gibi özellik göstermesi ancak bir mercekle de kırılarak dalga özelliği göstermesi, Kuantum fiziğinin çoğu insan tarafından anlaşılmaz gereken çok ilginç özelliklerinden biridir. Tüm bu açıklamalardan sonra fotonun ne olduğuna dair daha geniş bir açıklama yapmak gerekirse; durağan haldeki kütlesi sıfır olan ve “ışık hızında” hareket edebilen, dalga olarak yayılan ancak etkileşime girdiğinde parçacık olarak davranan parçacıktır. Durağan haldeyken herhangi bir kütlesi olmamasına rağmen fotonlar “kütleçekiminden etkilenir”. Bu dahi önceki yıllarda edinilen fizik kuralları doğrultusunda düşünüldüğünde ilginç bir özelliktir.
20. yüzyılın başlarına kadar fizik dünyasının cevap aradığı soruların başında; ışığın yani foton parçacıklarının parçacık mı yoksa dalga mı olduğuydu. Günümüzde Kuantum fiziğinin uçsuz bucaksız manzara sahip olan penceresinden bakıldığında fotonun etkileşimlerde parçacık, yayılırken dalga özelliği gösterdiği kabul edilmektedir. Albert Einstein’ın en az kendisi kadar ünlü İzafiyet Teorisi kapsamında bakıldığında bir cismin ışık hızında hareket etmesinin tek yolu, kütlesinin olmamasıdır. Einstein ile Max Planck, İzafiyet Teorisi kapsamında fotonun da kütlesinin olmadığına ve sahip olduğu enerjinin de kinetik enerji olduğuna kanaat getirdi. Foton ancak sahip olduğu enerjinin kütleden kaynaklanmaması halinde ışık hızına ulaşabilirdi…
Elektromanyetik kuvvetin bizzat kuvvet taşıyıcısı olarak gerek mikro düzeyde yani atomaltı seviyede gerekse de makro kozmosta etkileşime giren bir parçacıktır. Genellikle Kuantum fiziğinde dalga özellikli parçacık olarak kısaca açıklanan foton, aslında birçok insan için bu garip özelliği ile anlaşılmazdır. Ancak yapılan tüm araştırmalar doğrultusunda ışığın temel yapı taşı olan fotonun etkileşime parçacık olarak girmesine rağmen yayılırken dalga özelliği gösterdiği defalarca kanıtlamıştır.
