Sobre a possibilidade da quantização dos fluxos de campo na radiação eletromagnética

Abstract

Apresenta-se uma análise comparativa entre as expressões clássica e quântica para a energia da radiação eletromagnética (RE). A comparação nos aponta para a possibilidade de haver uma quantização dos fluxos dos campos magnético e elétrico na RE. Palavras-chave: eletrodinâmica clássica, fóton, monopolo magnético.It is presented a comparative analysis between the classical and the quantum expressions for the energy of the electromagnetic radiation (ER). The comparison points out the possibility of the quantization of the magnetic and the electric field fluxes in the ER. Keywords: classical electrodynamics, photons, magnetic monopole. IntroduçãóE notório que os fundamentos da mecanica quântica (MQ) estão no trabalho de Planck de 1901 acerca da radiação de corpo negro, que pela primeira vez introduziu o conceito de quantização da energia. Tal conceito resultou na inesperada dependência dos quanta de energia de RE com respeitoà frequência da radiação [1], diferentemente das concepções da eletrodinâmica clássica (EC), já que, de acordo com esta, a intensidade da radiação I depende do quadrado da amplitude do campo elétrico (E) [2].Sendo o caráter probabilístico a mais desconcertante peculiaridade dessa nova ciência que governa o mundo microscópico (a MQ), a origem do nome desta reside entretanto, apenas no conceito de quantização. Após o trabalho de Planck, Einstein apoiou a hipótese de Planck da quantização da energia em seu trabalho de 1905 sobre a explicação física do efeito fotoelétrico [3], com a introdução do conceito de fóton -o quantum de luz. Tal ente físico foi provado por Einstein ser essencial para a compreensão da sensitividade e da resposta dos materiaisà irradiação com luz, conforme fora previamente verificado em experimentos envolvendo medidas de fotocorrentes. A EC era completamente incapaz de servir de sustentáculo a uma explicação para os resultados experimentais.Presentemente, o conceito de fóton persiste da maneira como foi postulado, como testemunha de um dos impressionantes legados da MQ: a dualidade partícula-onda. A evolução histórica trouxe outros adornos, como o spin (propriedade quântica) associadoà helicidade e ao momento angular da RE (conceitos clássicos), e o momento linear (inerente ao aspecto ondulatório clássico da RE).A dependência da energia do fóton com respeitò a frequência da radiação, mencionada ao primeiro parágrafo, aindaé um fato marcante. A integração entre os panoramas conflitantes da MQ e da EC da RE foi conseguida a partir da compreensão do fato de que o aspecto macroscópico, ondulatório da luz -em que a intensidade ou densidade de fluxo de energiaé proporcional a E 2 -, pode ser considerado como um fluxo de fótons por unidade deárea por unidade de tempo (aspecto microscópico da luz) , em que cada fóton carrega uma quantidade de energia hν proporcional a sua frequência intrínseca ν [3,4].Pode-se então, considerar a questão resolvida, de modo que a dualidade partícula-onda fica satisfatoriamente explicada em face do citado conflito entre os aspectos clássico e quântico. E...