Чему равна масса покоя фотона?

Согласно современным представлениям теоретической физики и Стандартной модели, масса покоя фотона равна нулю. Это фундаментальное свойство определяет многие характеристики электромагнитного взаимодействия и структуру Вселенной. Ниже приведен подробный разбор того, почему это так и к каким следствиям это приводит. Теоретическое обоснование В рамках специальной теории относительности энергия $E$, импульс $p$ и масса покоя $m$ частицы связаны уравнением: $E^2=(pc{)}^2+(m{c}^2{)}^2$Для фотона экспериментально и теоретически установлено, что его энергия прямо пропорциональна импульсу ( $E=pc$). Это равенство возможно только в том случае, если слагаемое с массой покоя $(m{c}^2{)}^2$ равно нулю, что означает: $m=0$. Основные следствия нулевой массы

1. Скорость света: Только частицы с нулевой массой покоя могут (и обязаны) перемещаться в вакууме со скоростью $c$ (приблизительно $299792458$ м/с). Если бы фотон имел массу, его скорость зависела бы от его энергии, а достижение скорости $c$ было бы невозможным, так как потребовало бы бесконечной энергии. Радиус взаимодействия: В квантовой электродинамике масса частицы-переносчика определяет радиус действия силы. Нулевая масса фотона обуславливает бесконечный радиус действия электромагнитного взаимодействия. Калибровочная инвариантность: В квантовой теории поля масса фотона должна быть строго равна нулю для сохранения калибровочной симметрии, на которой строится вся электродинамика. Наличие массы у фотона нарушило бы математическую согласованность Стандартной модели.

Экспериментальные ограничения Хотя в теории масса фотона равна нулю, физики проводят эксперименты, чтобы установить верхний предел возможной «неучтенной» массы. Если бы фотон обладал массой, закон Кулона не был бы абсолютно точным (сила убывала бы быстрее, чем $1/r^2$). На данный момент наиболее строгие тесты показывают, что если масса фотона и существует, она не превышает: $m_{\gamma }<{10}^{-54}$ кг (или около ${10}^{-18}$ эВ/ $c^2$). Это число настолько мало, что для любых практических и большинства теоретических расчетов масса фотона принимается равной нулю. Резюме

• Масса покоя: $0$. Релятивистская масса: Хотя фотон не имеет массы покоя, он обладает энергией и импульсом, поэтому подвержен гравитации (искривление лучей света массивными объектами), но это следствие общей теории относительности, а не наличия у фотона «веса» в привычном понимании.

Я могу подробнее разобрать разницу между массой покоя и релятивистской массой или объяснить, как масса фотона влияет на закон Кулона. Что из этого вам было бы интересно изучить?