Care este masa fotonului
Această întrebare are două părți:
Are masa fotonica?
La urma urmei, el are energie, iar energia este echivalentă cu masa.
De obicei, ei spun că foton este o particulă fara masa. Fizicienii folosesc un astfel de cuvânt pentru a descrie o particulă ca un foton în teoria relativității.
Se poate argumenta în mod diferit. De exemplu, să ia sistemul izolat (particule) și accelerează la o viteză v (vector). Newton definit impulsul p (de asemenea, un vector) al particulelor, astfel încât p se comportă pur și simplu accelerația particulei când particula este sau este implicată într-o coliziune. Acest comportament este de așa natură încât p este proporțională cu v. Factorul de proporționalitate se numește masa m de particule. Astfel încât p = m v
În teoria specială a relativității, putem determina, de asemenea, impulsul particulei p, astfel încât el se comportă într-un anumit fel este și impulsul lui Newton este un caz special. Deși vectorii p și v au aceeași direcție, sa constatat că, în general, nu sunt proporționale; cel mai bun care se poate face pentru a introduce relativist de masă m rel. astfel
Atunci când o particulă se mișcă, masa sa relativista este minimă. Acesta este restul de masă m restul. Masa de repaus este același pentru un tip de particulă. De exemplu, toți protonii, electronii, neutronii au aceeași masă de repaus; ele pot fi găsite în directorul. Ca accelerarea particulelor de viteză tot mai mare, relativistice sa crește masa pe termen nelimitat.
Sa dovedit că teoria specială a relativității, conceptul de energie poate intra E, având proprietăți bine definite, cum ar fi energia în mecanica newtoniană. Dacă particula accelerată are un anumit p impuls (lungimea vectorului p) și relativistă masă m rel, atunci energia este determinată prin formula
E rel = m c 2 sau E 2 = p 2 c 2 + m 2 repaus c 4 (1)
Există două cazuri interesante ale acestei ecuații:
1. Pentru un repaus a particulei p = 0 și E = m repaus c 2
2. Dacă înlocuim o masă de odihnă egală cu zero (nu contează dacă are sens), atunci E = pc
In electrodinamică clasic lumina are o energie E și p puls, care sunt conectate prin formula E = pc.
Mecanica cuantică consideră lumina ca „particule“ - fotoni. Deși fotoni nu poate fi oprit, iar noțiunea de masa de repaus pentru a le nu este destul de caz, le putem folosi pentru ecuația (1) este pur și simplu presupunând că masa de repaus fotonului este zero. În acest caz, ecuația (1), este valabil și pentru lumina E = pc.
Astfel, ecuația (1), valabil pentru pulberi în suspensie și pentru „particule“ de lumină. Sa dovedit a fi comune, și de foarte mare ajutor.
Nu a demonstrat experimental că fotonul are masa de repaus nulă?
Unele teorii ale fotonului are opțiuni care fac similar cu comportamentul comportamentului particulelor cu masă, și, prin urmare, luate în considerare ideea unui foton masiv. În cazul în care masa de repaus foton nu este zero, in electrodinamica cuantica ar avea probleme în primul rând din cauza pierderii de invarianță gabaritului, ceea ce ar face teoria nu este renormabil; în plus, nu ar fi garantată conservarea taxa, care trece prin masa de repaus zero a fotonului.
Oricare ar fi teoria prezice, aceste predicții trebuie să fie verificate experimental. Probabil nu se poate efectua nici un experiment care dovedește că masa de repaus foton este exact zero. Cel mai bun care poate fi sperat - o determinare a gamei. masă de repaus diferită de zero ar conduce la o încălcare a legii pătratul pentru forța Coulomb electrostatică. Forța electrostatică la o distanță mare ar fi fost mai slab. Comportamentul câmpului magnetic static s-ar fi schimbat. Limita superioară a masei de repaus a fotonului poate fi identificat prin măsurători prin satelit ale câmpului magnetic al planetei. Conform rezultatelor Explorer satelit Charge Compoziție (1984) cu o precizie suficient de bună a determinat că limita superioară este
Studiul câmpurilor magnetice galactice oferă chiar și o limită inferioară
dar această metodă nu este încă considerat a fi de încredere.