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 azonosított impulsp (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. Tehát p = mv
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, amit tehetünk, hogy vezessenek be relativisztikus massumrel. így
Amikor egy részecske mozog, annak relativisztikus tömeg minimális. Ez a tömeg pokoyamrest. 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.
Azt találtuk, hogy a speciális relativitáselmélet is bevezetik a energiiE. amelynek jól meghatározott tulajdonságokkal, mint az energia newtoni mechanika. Ha a gyorsított részecske van egy bizonyos p impulzussal (hossza a vektor p) és a relativisztikus tömeg Mrei. akkor az energia határozza meg a képlet
Két érdekes esetet az egyenlet:
1. részecskék önmagában és p = 0. E = mrestc 2
2. Ha helyettesíti a nyugalmi tömeg nullával egyenlő (ez nem számít, ha van értelme), akkor E = pc
A klasszikus elektrodinamika fény energiája E és a lendület p. kapcsolódnak ki 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
6 × 10 -16 eV
A tanulmány a galaktikus mágneses mezők ad még egy alsó határ
3 × 10 -27 eV.
de ez a módszer még nem tekinthető megbízhatónak.