Каква е масата на фотон
Този въпрос има две части:
Дали маса фотон?
В края на краищата, той има енергия и енергия е равна на масата.
Обикновено те казват, че фотонът е безтегловни частици. Физиците използват тази дума, за да опише на частиците като фотон в теорията на относителността.
Може да се спори по различен начин. Например, да вземе изолирана система (частиците) и го ускорява до скорост V (вектор). Newton определена скорост р (също вектор) на частиците така, че р държи просто ускорението на частиците, когато частицата е или участва в сблъсък. Това поведение е такова, че р е пропорционална на ст. Коефициентът на пропорционалност се нарича маса на частиците м. Така че р = т о
В специалната теория на относителността, ние също може да се определи от частици с р, така че той се държи по определен начин и да е, и инерция на Нютон е специален случай. Въпреки че вектори р и V има същата посока, беше установено, че като цяло, те не са пропорционални; най-доброто, което може да се направи, за да се въведе релативистичната маса m отн. по този начин
Когато една частица се движи, неговата релативистката маса е минимален. Това е почивка маса m останалите. Масата покой е еднакъв за един вид на частици. Например, всички протони, електрони, неутрони имат една и съща маса почивка; те могат да бъдат намерени в указателя. Както ускоряване на частиците до все по-голяма скорост, относителни масата му се увеличава за неопределено време.
Оказа се, че в специалната теория на относителността, концепцията за енергия може да влезе Е, има добре определени свойства, като енергия в Нютоновата механика. Ако ускорено частицата има определена скорост р (дължина на вектор Р) и релативистично маса m относителен, след това си енергия се определя по формулата
E относителен = m в две или Е2 = р 2 в 2 + m 2 почивка в 4 (1)
Има два интересни примери за това уравнение:
1. За покой на частиците р = 0 и т = E почивка в 2
2. Ако заместим починете маса, равна на нула (това няма значение, ако има смисъл), а след това E = бр
В класическата електродинамика светлина има импулс енергия Е и Р, които са свързани с формула Е = компютъра.
Квантовата механика смята светлината като "частици" - фотони. Въпреки, че фотоните не могат да бъдат спрени, а идеята за масата почивка, за да ги не е съвсем уместно, ние можем да ги използваме, за да уравнение (1) е просто приема, че масата на фотона почивка е нула. В този случай, уравнение (1) се отнася и за светлина E = компютъра.
По този начин уравнение (1) вярно за частици и за "частици" на светлина. Оказа се, да бъде обща, и много полезен.
Да експериментално доказва, че фотонът има нулева маса в покой?
Някои теории на фотона има опции, които го правят, подобно на поведението на поведението на частици с маса, и затова смятат идеята за масивна фотон. Ако масата на фотона почивка не е нула, в квантовата електродинамика ще имат проблеми, на първо място се дължи на загубата на инвариантност габарит, което ще направи теорията не е renormalizable; освен това, че няма да бъде гарантирано опазването на такса, която минава през маса без покой на фотона.
Каквато и да е теория предсказва, тези прогнози трябва да бъдат проверени експериментално. Вероятно не може да изпълнява всеки експеримент, който доказва, че масата на фотона почивка е точно нула. Най-доброто, което може да се надяваме, - определянето на границите. Ненулева маса в покой би довело до нарушаване на Закона за обратните квадрати за електростатично Кулон сила. В електростатично сила на голямо разстояние щеше да е по-слаба. Поведението на статичното магнитно поле ще са се променили. Горната граница на масата на фотона почивка могат да бъдат идентифицирани чрез сателитни измервания на магнитното поле на планетата. Според резултатите от сателитна Charge Състав Explorer на (1984) с достатъчно добра точност го определи, че горната граница е
Проучването на галактическите магнитни полета дава дори по-ниска граница
но този метод все още не се смята за надежден.