¿Qué es un fotón?

El fotón es una partícula elemental de la familia de los bosones de gauge con carga y masa nula que aparece en la interacción electromagnética tal cual es definido según el modelo estándar de partículas.

La velocidad a la que se desplaza un fotón es constante en un mismo medio tal cual describen la ecuación de la onda electromagnética de Maxwell; como ocurre teóricamente con todas las partículas que puedan tener masa nula (añadiríamos el gravitón, únicamente). Otra propiedad interesante del fotón es que al tener masa nula y velocidad constante, su energía se describe según su frecuencia y la constante de Planck:

E=h⋅νE=h·ν

Un fotón por otro lado se trata de un cuanto de energía. Es decir, un paquete de energía en una sola partícula. Esto es quizá una de las primeras pistas más interesantes de que la luz no es simplemente una onda electromagnética sino un sistema cuántico. Este carácter corpuscular de la luz fue deducido por A. Einstein a la hora de explicar el efecto fotoeléctrico:

Al iluminar un metal con luz, se veía que la energía cinética de los electrones expedidos por la plancha metálica no dependía de la energía de la luz (que según la física clásica, dependería de amplitud de onda) sino de su frecuencia. La amplitud de la onda, en realidad dependía de la cantidad de electrones expedidos.

Por tanto, según explicaría Einstein, la luz en realidad vendría empaquetada en fotones con una energía E = h·f que sumados harían la energía de la onda.

Pero no mucho antes, Young dejó muy claro que la luz se comportaba como una onda en el experimento de la doble rendija:

Que creaba un patrón de claros y oscuros, demostrando que la luz se comporta como una onda siendo capaz de interactuar consigo misma. Pero esto no invalida lo deducido con el efecto fotoeléctrico… aunque aparentemente las visiones de la luz como onda o como fotones que se desplazan por el espacio son incompatibles entre sí.

¿Cómo compatibilizar la naturaleza onda - corpúsculo de la luz? Eso es otra buena pregunta. En resumen: No es ni una cosa ni la otra, es una partícula cuántica y el decir que tiene doble naturaleza no deja de ser un paralelismo en el mundo macroscópico de nuestra falta de intuición para el mundo microscópico.