Має масу фотон

Фотон вважається носієм електромагнітної взаємодії. Нерідко його називають також гамма-квантом. Першовідкривачем фотона вважається знаменитий Альберт Ейнштейн. Термін «фотон» був введений у науковий обіг у 1926 році хіміком Гілбертом Льюїсом. А квантовий характер випромінювання постулював Макс Планк ще у 1900 році.

Загальні відомості про фотоне

Фотоном називають елементарну частинку, яка являє собою окремий квант світла. Фотон має електромагнітну природу. Його нерідко зображують у вигляді поперечних хвиль, які є переносником взаємодії електромагнітного типу. По сучасним науковим уявленням, фотон – це фундаментальна частинка, яка не має розмірів і певної структури.

Існувати фотон здатний лише в стані руху, переміщаючись у вакуумі зі швидкістю світла. Електричний заряд фотона приймають рівним нулю. Вважається, що ця частка може знаходитися в двох спінових станах. У класичній електродинаміці фотон описується як електромагнітна хвиля, яка має праву або ліву кругову поляризацію. Позиція квантової механіки така: фотон має корпускулярно-хвильовим дуалізмом. Іншими словами, він здатний проявляти одночасно властивості хвилі і частинки.

У квантовій електродинаміці фотон описується як калібрувальний бозон, який забезпечує взаємодію між частинками; фотони – переносники електромагнітного поля.

Фотон вважається першою за поширеністю часткою у відомій частині Всесвіту. На один нуклон в середньому припадає не менше 20 млрд фотонів.

Маса фотона

Фотон має енергію. А енергія, як відомо, еквівалентна масі. Так чи володіє ця частинка масою? Прийнято вважати, що фотон – безмассовая частинка.

Коли частинка не рухається, її так звана релятивістська маса мінімальна і називається масою спокою. Вона однакова для будь-яких частинок одного і того ж виду. Масу спокою електронів, протонів, нейтронів можна відшукати в довідкових посібниках. Однак по мірі збільшення швидкості частинки її релятивістська маса починає рости.

У квантовій механіці світло розглядається як «часток», тобто фотонів. Їх неможливо зупинити. З цієї причини поняття маси спокою до фотонам ніяк не стосується. Отже, маса спокою такої частинки приймається рівною нулю. Якби справа йшла інакше, то квантова електродинаміка негайно зіткнулася б з проблемою: неможливо стало б забезпечити гарантію збереження заряду, адже ця умова виконується тільки завдяки відсутності у фотона маси спокою.

Якщо припустити, що маса спокою частинки світла відмінна від нуля, то доведеться миритися з порушенням закону зворотних квадратів для сили Кулона, відомого з електростатики. Одночасно змінилася поведінка статичного магнітного поля. Інакше кажучи, вся сучасна фізика увійшла б в нерозв’язне протиріччя з досвідченими даними.