Mi a foton tömege

Ez a kérdés két részből áll:

Vajon a foton tömege?

Elvégre ő az energia, és az energia egyenértékű tömeg.

Általában azt mondják, hogy a foton tömegtelen részecske. A fizikusok használni egy ilyen szót leírni egy részecske, mint egy foton a relativitáselmélet.

Lehet vitatkozni másképp. Például, hogy az izolált rendszer (részecske) és felgyorsítja azt sebessége v (vektor). Newton definiált p impulzussal (is vektor) a részecskéket úgy, hogy a p viselkedik egész egyszerűen a gyorsulás a részecske, amikor a részecske vagy részt vesz egy ütközés. Ez a viselkedés olyan, hogy p arányos v. Az arányossági tényező az úgynevezett részecsketömeg m. Annak érdekében, hogy p = m v

A speciális relativitáselmélet, meg tudjuk határozni a részecske p impulzussal, úgy, hogy viselkedik egy bizonyos módon van, és Newton lendület egy speciális eset. Bár a vektorok p és v azonos irányba, azt találtuk, hogy általában, ezek nem arányos; a legjobb, hogy lehet tenni, hogy bevezesse a relativisztikus tömeg m-rel. így

Amikor egy részecske mozog, annak relativisztikus tömeg minimális. Ez az a nyugalmi tömeg m többit. A nyugalmi tömegét ugyanaz az egyik típusú részecske. Például, az összes protonok, elektronok, neutronok azonos nyugalmi tömeg; megtalálhatóak a könyvtárban. Mivel a gyorsulás részecskék egyre nagyobb sebességgel, a relativisztikus tömeg növekszik a végtelenségig.

Kiderült, hogy a speciális relativitáselmélet, a koncepció az energia beléphet E, jól definiált tulajdonságokkal, mint például az energia a newtoni mechanika. Ha a gyorsított részecske van egy bizonyos p impulzussal (hossza a vektor p) és a relativisztikus tömeg m rel, majd az energia határozza meg a képlet

E rel = m c 2, vagy E 2 = p 2 C 2 + m 2 többi c 4 (1)

Két érdekes esetet az egyenlet:

1. Egy részecske nyugalmi p = 0, és E = m többi c 2

2. Ha helyettesíti a nyugalmi tömeg nullával egyenlő (ez nem számít, ha van értelme), akkor E = pc

A klasszikus elektrodinamika fény egy impulzusenergia E és p, amelyek kapcsolódnak az E = pc.

A kvantummechanika tartja a fényt, mint „részecskék” - fotonok. Bár a fotonok nem lehet megállítani, és a fogalom a nyugalmi tömeg, hogy őket nem egészen megfelelő, fel tudjuk használni őket, hogy (1) egyenlet egyszerűen feltételezve, hogy a foton nyugalmi tömege nulla. Ebben az esetben, (1) egyenlet érvényes a fény E = pc.

Így, (1) egyenlet érvényes a szemcsés anyag és a „részecskék” fény. Kiderült, hogy a közös, és nagyon hasznos.

Ne Kísérletileg igazoltam, hogy a foton nulla nyugalmi tömegű?

Egyes elméletek a foton van lehetőség, amelyek lehetővé teszik, hogy a viselkedését a viselkedését részecskék tömege, ezért fontolóra vette az ötletet egy hatalmas foton. Ha a foton nyugalmi tömege nem nulla, kvantumelektrodinamika lenne probléma az első helyen, mivel a veszteség mértékinvariancia, ami lehetővé tenné az elmélet nem renormalizable; egyébként nem lenne biztosított a védelmi díjat, mely végigfut a nulla nyugalmi tömege a foton.

Bármi legyen is az elmélet, ezek a jóslatok ellenőrizni kell kísérletileg. Valószínű nem hajthat végre kísérletet, amely azt bizonyítja, hogy a foton nyugalmi tömege pontosan nulla. A legjobb, hogy remélni lehet - a meghatározása a tartományban. Zérus nyugalmi tömegű vezetne megsértése az inverz négyzetes törvény az elektrosztatikus Coulomb erő. Az elektrosztatikus erő nagy távolságra lett volna gyengébb. A viselkedés a statikus mágneses mező változott volna. A felső határ a nyugalmi tömege a foton lehet azonosítani műholdas mérések a mágneses tér a bolygó. Az eredmények szerint a műhold Charge Összetétel Explorer (1984) a kellően jó pontossággal meghatározta, hogy a felső határ

A tanulmány a galaktikus mágneses mezők ad még egy alsó határ

de ez a módszer még nem tekinthető megbízhatónak.