שלום אילון,

פוטונים הם חלקיקים מאוד מיוחדים כיוון שאין להם מסה. יש שקוראים להם "קוואזי חלקיקים", כלומר חלקיקים למחצה.

ההסתברות ששני פוטונים יתנגשו היא קטנה ביותר, לרוב הם רק יחלפו אחד על פני השני. במקרה שהם יתנגשו, יהיה כמובן שימור תנע ואנרגיה - סכום התנעים הנכנסים יהיה שווה לסכום התנעים היוצאים וכן לגבי האנרגיה (שים לב שכיוון שאין לפוטונים מסה, האנרגיה שווה לתנע כפול מהירות האור).

לשדה האלקטרומגנטי של פוטון בודד אין כל כך משמעות.  שדה אלקטרומגנטי נוצר כאשר יש אינסוף פוטונים המתואמים בצורה מסויימת. למצב כזה קוראים מצב קוהרנטי.

באשר לרגע ההתנגשות עצמו, זוהי שאלה מורכבת הקשורה לפיסיקת קוונטים מתקדמת. על רגל אחת, פוטון לא יוצר אינטראקציה ישירה עם פוטון אחר אלא על ידי חלקיקים אחרים. ישנן המון דרכים שבהן התנגשות כזאת יכולה להתרחש.

לכן, לא בהכרח נקבל שני פוטונים לאחר התנגשות. כלומר, שני פוטונים יכולים להתנגש ולהפוך לפוטון אחד, שניים, שלושה או יותר, וזאת כל עוד סכום התנעים של הפוטונים שהתקבלו שווה לסכום התנעים של השניים המקוריים (וכך גם לגבי האנרגיה). בתהליך הזה יכולים אפילו להיווצר אלקטרון ואנטי אלקטרון.

לכל אחד מהתהלכים האלה יש הסתברות מסויימת לקרות התלויה גם בתנעים של הפוטונים...


בתמונה - דוגמה להתנגשות של שלושה פוטונים על ידי אלקטרונים, שבה נותר פוטון אחד לאחר ההתנגשות.

אם הנושא מענין אותך אני מציעה לך לקרוא ספר מופלא שכתב ריצ'רד פיינמן על התורה האלקטרומגנטית - קוראים לו "אור וחומר", או באנגלית - "QED -The Strange Theory of Light and Matter".

 
 
מאת: טליה וקנין

המחלקה לפיזיקה של חלקיקים ואסטרופיזיקה
מכון ויצמן למדע

הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.