Может ли уравнение Бройля или поле Хигга дать «массу» фотону?

Я знаю, что есть, наверное, сотни вопросов о массе фотона, но ни один из этих вопросов не смог прояснить мне некоторые проблемы.

Я разговаривал с парнем на Facebook, который говорит, что у фотонов есть масса. Он использует термин «мопертузианская масса» (используемый термин «massa maupretusiana», потому что обсуждение велось на португальском языке), и он приписывается Полю Ланжевину, но я ничего не нашел об этом. И он сказал, что Пуанкаре каким-то образом доказал, что у фотона есть масса, а ученый НАСА обнаружил, что она должна быть порядка 4 × 10 44 грамм.

Проблема в том, что я не могу найти единого мнения по поводу определения самой массы. Сейчас я буду определять массу как массу покоя, если бы вы могли каким-то образом поместить частицу на весы и найти ненулевое значение. Мне сказали, что у фотонов нет массы покоя , но вместо этого у них есть релятивистская масса , и именно эта масса придает им импульс. Тогда, если я положу, например, на весы протон, я найду его массу, но ничего не найду для фотона.

Самое нелогичное состоит в том, что у фотонов есть импульс, но нет массы.

Большинство людей думают, что импульс связан с массой из-за соотношения п "=" м в , но если это так, то фотон вообще не может иметь никакого импульса.

Объяснение, которое дает большинство людей (и я думаю, что оно правильное), заключается в том, что любой импульс фотона является релятивистским.

«Полное уравнение» энергии в теории относительности имеет вид Е 2 "=" м 2 с 4 + п 2 с 2 . Поскольку у фотона нет массы, у него есть только импульс, и он связан своей энергией соотношением Е "=" п с .

Это нормально. Поправьте меня, если я ошибаюсь: этот импульс не имеет ничего общего с фактической массой. Я имею в виду, что у фотонов нет массы покоя, и это означает, что этот импульс связан только с энергией, но никак не с массой.

Проблема возникает, когда мы принимаем во внимание уравнение де Бройля.

λ "=" час п "=" час м в

Это уравнение работает для фотона, потому что у него есть импульс. Но означает ли это, что фотон имеет массу? Мы можем просто использовать в "=" с и найти массу фотона. Это верно? Если этот импульс обусловлен не фактической массой , а релятивизмом, то нет смысла находить массу фотона, используя это уравнение.

Я просто не могу понять эту вещь, потому что я даже не могу определить, что такое масса! И что еще хуже, релятивистская масса — устаревший термин во многих учебниках. Тот же парень сказал, что фотон может взаимодействовать с полем Хиггса и приобретать массу. Я тоже не могу понять.

Подводя итог, может ли кто-нибудь объяснить мне следующие вопросы? Когда мы обычно говорим о массе, о чем именно мы говорим (например, о массе протона)? Неужели у фотонов не может быть массы? Термин «мопертузианский» или подобный использовался в какой-то научной литературе? Верно ли будет сказать, что импульс фотона не имеет ничего общего с реальной массой, и тогда нет смысла использовать уравнение де Бройля для его вычисления? Могут ли фотоны взаимодействовать с полем Хиггса? И, наконец, существует ли вероятность того, что фотон каким-то образом или при каких-то обстоятельствах может обладать массой? Я имею в виду, например, как у протона есть масса? Или нет, совершенно невозможно даже найти значение массы протона при любых обстоятельствах?

Я надеюсь, что кто-то может понять мои вопросы и может помочь мне прояснить это. Извините, если я слишком много спрашиваю, но есть кое-что, на что я действительно искал ответы, но никто не решил проблему. Спасибо заранее!

Ответы (3)

У фотонов есть энергия и импульс, но нет массы. В современной физике «масса» означает «лоренц-инвариантную массу», определяемую формулой м 2 с 4 "=" Е 2 п 2 с 2 . Ваше уравнение де Бройля с м является нерелятивистским и не относится к фотонам.

Вы должны задавать только один вопрос за раз (а не двенадцать!), поэтому я ответил на несколько наиболее важных вопросов.

У вашего друга на Facebook нетрадиционные взгляды на физику. Я рекомендую вам игнорировать их.

То, как вы просто выразились, прояснило мой разум. Я думаю, это потому, что я не знал правильных терминов. Я очень извиняюсь за 12 вопросов, и я думаю, что я должен закончить эту тему, чтобы не нарушать правила сайта. В любом случае, спасибо за ответ. Тогда прямой ответ должен быть: нет, у фотонов нет массы и все тут.

Я думаю, что на некоторые из ваших вопросов уже есть ответы, поэтому я хотел бы уточнить несколько оставшихся вещей. Любой объект, движущийся со скоростью света, вообще не может иметь массу. Так что ни при каких обстоятельствах фотон не может иметь массу. Релятивистской массы не существует. Это просто термин, придуманный для того, чтобы исправленные уравнения механики были похожи на уравнения Ньютона. (Ньютон определил импульс как п "=" м в , в то время как специальная теория относительности определяет его как п "=" γ м в так γ м была «названа» релятивистской массой, которая изменяется со скоростью)

Во-вторых, фотон не взаимодействует с полем Хиггса. Но я хотел бы перейти к более техническим аспектам и показать, почему другие частицы имеют массу. Существует физическое свойство элементарных частиц, известное как хиральность. Хиральность может быть «левосторонней» или «правосторонней». Леворукие частицы обладают свойством, известным как «Слабый гиперзаряд» (просто что-то, что нужно запомнить). Чтобы перейти от леворукости к праворукости, частицы должны отказаться от слабого гиперзаряда. Поле Хиггса — это место, где частицы получают слабый гиперзаряд и теряют его. Так вот, электроны часто меняют свою хиральность, поэтому им приходится взаимодействовать с полем Хиггса («отдавать» и «принимать» Слабый гиперзаряд), и таким образом оно приобретает массу.Фотон, с другой стороны, не меняет своей хиральности, потому что он не взаимодействует с полем Хиггса. Если бы электрон не менял постоянно свою хиральность, он также был бы безмассовым (и мог бы двигаться со скоростью света). Вот как любая частица приобретает массу, и вот почему у фотона нет массы.

ПРИМЕЧАНИЕ: Импульс фотона не имеет отношения к его массе. Фотон света определяется как п "=" Е с и поэтому, используя это, мы получаем:

λ "=" час п "=" час Е с "=" час с Е

Фотоны являются квантовомеханическими элементарными частицами и аксиоматически определены с нулевой массой в стандартной модели физики элементарных частиц. Эта модель использует в своей формулировке специальную теорию относительности и квантовую теорию поля. Поле Хиггса играет особую роль в стандартной модели, придавая массу калибровочным бозонам при нарушении симметрии, но из-за этого всегда будет нейтральный калибровочный бозон с нулевой массой, отождествляемый с фотоном. Так что в стандартной теории фотон не может приобрести массу по механизму Хиггса, по построению теории.

Специальная теория относительности определяет массу отдельных частиц как «длину» вектора энергии-импульса четыре , называемого инвариантной массой, потому что он инвариантен при преобразованиях Лоренца. Галилеевские определения массы (которые использует де Бройль) неприменимы для релятивистских описаний, которые могут описывать частицы очень малой массы.

4v

Форувдот