光子的静止质量为什么严格为零?
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发布时间：2024-08-29 15:26
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时间：2024-09-08 17:28
在费曼图中，正电子-负电子散射（BhaBha散射）通过虚光子交换被表示，这涉及到狭义相对论的基本概念。从波动角度看，光子具有两种偏振态和三个正交波矢分量，决定了其波长和传播方向。作为自旋为1的规范玻色子，光子静止质量为零，电荷为零，这意味着它在粒子分类中不计轻子数、重子数和奇异数。
光子的质量严格为零，这一特性与库仑定律的平方反比关系紧密相连，任何偏离这一假设的理论都将失去其准确性。爱因斯坦的质能公式和光量子能量公式给出了光子质量的理论上限，虽然这个值仅比目前接受的上限值高出两个数量级，但它是基于真空中的光速和频率的。
光子在自然过程中广泛存在，比如原子跃迁释放能量时会辐射光子，粒子和反粒子湮灭也会产生光子。在真空中，光子的速度恒定为光速，其能量与动量的关系是p=E/c，这与相对论力学中静质量粒子的公式有所区别。
光子的能量与动量仅由频率或波长决定，动量大小为P=h/λ。光子还带有内禀角动量，即自旋角动量，其大小与频率无关，与光子的两种偏振态（右旋和左旋）相对应。一个重要的推论是，粒子-反粒子湮灭会生成至少两个光子，以确保动量守恒。
光子的特性体现了波粒二象性，它既表现出粒子特性（如光电效应），又展现出波动性（如衍射）。尽管有人质疑光子的动质量为零，但通过爱因斯坦的质能公式，我们可以计算出一个非零的动质量值，尽管这个值极其微小。
最后，与经典波不同，光子的速度始终等于光速，这是其独一无二的特性之一。
扩展资料
原始称呼是光量子（light quantum），电磁辐射的量子，传递电磁相互作用的规范粒子，记为γ。其静止质量为零，不带电荷，其能量为普朗克常量和电磁辐射频率的乘积，E=hv，在真空中以光速c运行，其自旋为1，是玻色子。
