광자가 가지는 질량은 어떠할까요??

Question

아이슈타인이 사고실험으로 양자역학에 대해 반박할때, 광자하나의 질량을 구한후 상자속 광자가 빠져나간 시간으로

광자하나가 가지는 에너지의 양을 구할수있다 라고 하였는데, 광자가 가지는 질량은 어떠할까요?

Answer 1

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

아인슈타인의 상대성 이론 및 E=mC^2 법칙에 따르면 빛의 속도와 동일하게 이동하는 물질의 질량은 0일 수 밖에 없다고 합니다.

즉, 빛의 속도로 이동하는 광자의 질량은 0이며, 이러한 광자와 같이 질량이 0인 물질을 룩손이라고도 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

아인슈타인이 광자 상자 사고실험에서 논한 광자의 질량은 정지한 상태의 고유 질량이 아닌 아인슈타인의 등가 공식에 따라 광자의 에너지가 가지는 상대론적 질량을 의미합니다. 정지 상태의 광자는 전하와 질량이 전혀 없는 정지 질량 0의 입자이지만 빛의 속도로 이동하면서 갖는 에너지 자체가 질량과 동일한 물리적 효과를 만들어냅니다. 따라서 상자 안에서 광자 하나가 빠져나가면 광자 자체의 물리적 알갱이가 무게를 갖는 것이 아니라 광자가 품고 있던 에너지만큼 상자의 전체 에너지와 상대론적 질량이 줄어들어 저울의 무게 변화로 측정되는 원리입니다. 결과적으로 현대 물리에서 광자의 정지 질량은 엄연히 0이지만 광자가 가진 운동 에너지는 m = E/c^2에 해당하는 질량적 성질과 중력적 영향력을 명확히 보유합니다

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

광자는 질량이 없는 입자로 알려져 있습니다. 전자기파로, 즉 빛으로서 광속으로 움직이는 광자는 질량을 갖지 않습니다. 이는 알버트 아인슈타인의 상대성 이론인 특수상대성 이론에 기반한 결과입니다. 광자는 에너지를 갖고 있지만, 질량은 없으며 속도가 고정되어 있습니다.