teoretisk grund:
* Special Relativity: Einsteins teori om speciell relativitet skapar en djup koppling mellan energi (e), momentum (p) och massa (m) genom den berömda ekvationen e² =(mc²) ² + (pc) ².
* Massenergi Ekvivalens: Denna ekvation innebär att massa och energi är utbytbara. Ett massivt objekt i vila har energi enbart på grund av dess massa (E =mc²). Men ett masslöst föremål (som en foton) kan fortfarande ha energi, men denna energi kommer helt från dess fart.
* fotonmoment: Fotoner har fart (p =h/λ, där H är Plancks konstant och λ är våglängden). Detta momentum, i kombination med massenergiekvivalensen, antyder att fotoner, även om de är masslösa, bär energi.
Experimentella bevis:
* ljushastighet: Fotoner reser alltid med ljusets hastighet (c) i ett vakuum. Om de hade vilmassa skulle de kräva en oändlig mängd energi för att nå denna hastighet och kränker principen om energibesparing.
* partikelfysikexperiment: Experiment i partikelfysik, såsom de som genomförs vid CERN, har konsekvent visat att fotoner inte uppvisar beteendet hos massiva partiklar. Till exempel kan de produceras och förintas utan någon kränkning av massenergi.
Viktig anmärkning:
* Effektiv massa: Medan fotoner har noll vilmassa kan de uppvisa en "effektiv massa" i vissa interaktioner. Till exempel, i ett tätt medium som vatten, interagerar fotoner med mediet och kan tyckas ha en högre effektiv massa, vilket resulterar i en lägre hastighet. Detta är inte en riktig vilmassa utan snarare en effekt av interaktionen med mediet.
Sammanfattningsvis anses fotoner vara masslösa baserat på teoretiska grunder och experimentella observationer. Deras energi härstammar enbart från deras fart, och de reser alltid med ljusets hastighet och stöder ytterligare detta koncept.
