Какова масса фотона в непустом пространстве?

Хорошо известный результат специальной теории относительности состоит в том, что у фотона нет массы покоя, потому что для того, чтобы частица достигла скорости света, она должна иметь нулевую массу покоя. Я не буду углубляться в это, но заинтересованный читатель может увидеть эти вопросы для получения дополнительной информации:

Как может фотон не иметь массы и при этом двигаться со скоростью света?

Почему фотоны не могут иметь массу?

Кроме того, эта ссылка в Википедии:

http://en.wikipedia.org/wiki/Photon#Experimental_checks_on_photon_mass

Теперь мой вопрос: как насчет фотона в непустом пространстве? Хорошо известно, что свет в непустом пространстве распространяется немного медленнее, чем его скорость в пустом пространстве. Но это означает, что фотон не может иметь нулевую массу покоя, так как каждая безмассовая частица всегда должна достигать скорости света (см. ссылки выше)! Как это можно объяснить?

Предположим на мгновение, что ответ на этот вопрос состоит в том, что фотон действительно имеет чрезвычайно малую массу в непустых пространствах. Но давайте направим луч света на совершенно пустую стеклянную коробку. Теперь, прежде чем он достигнет пустого пространства внутри коробки, он будет иметь скорость с - ϵ , где ϵ — некоторое небольшое положительное действительное число. Как только он войдет в пустое пространство, он должен разогнаться до точной скорости света. Однако в результате специальной теории относительности любая частица с ненулевой массой, какой бы малой она ни была, не может достичь скорости света.

Не может ли это означать, что фотон действительно имеет массу, но очень-очень маленькую, и что на самом деле он движется со скоростью, меньшей универсального максимального предела скорости?!

Возможно связанный вопрос: здесь

Ответы (1)

На самом деле нет, происходит что-то другое. В материалах причина, по которой свет движется медленнее, чем с это потому, что фотоны иногда сталкиваются с атомами и поглощаются, а затем переизлучаются. Поэтому средняя скорость, с которой они распространяются, меньше скорости света. Однако между взаимодействиями с атомами фотон движется со скоростью с . (Обратите внимание, что это упрощение реальной квантово-механической картины, хотя и приводит к тем же результатам). Нет никаких оснований предполагать, что фотон имеет массу.

Исключение составляют сверхпроводники, где фотон действительно приобретает некую эффективную массу, но я не совсем знаком с деталями этого процесса.

:Размышляя о распространении фотонов в прозрачной среде: действительно ли значительная часть распространения обусловлена ​​реальными процессами поглощения и переизлучения? Если да, то не должно ли повторное излучение быть на частоте переходного уровня? Я вижу, что вычисление пропагатора в среде с использованием виртуальных процессов поглощения и переизлучения даст вам сдвиг полюса пропагатора, что заставит фотон вести себя так, как если бы он имел эффективную массу, в то время как в среде это было бы не так. ?
@ twistor59: Я думаю, что переходы в большинстве крупномасштабных прозрачных твердых тел будут близки к континууму, если учесть режимы, в которых межатомные связи могут колебаться. Я не твердолобый парень, поэтому я не могу сказать наверняка.
Какова масса фотона в непустом пространстве?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v