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光に質量はありますか？
Tacosanの回答
- Tacosan
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相対論からの話が多いので量子論からの話も入れてみよう. ゲージ粒子の質量はその粒子の媒介する力の到達距離に影響し, 粒子が大きくなると (不確定性原理から導かれる「存在可能時間」が短くなるため) 到達距離は短くなります. そして, 「距離の 2乗に反比例する大きさ」を持つ力, つまり重力と電磁気力ではそのゲージ粒子 (それぞれ重力子と光子) の質量が 0 でなければなりません. 逆に有限の質量をもつゲージ粒子が媒介する力は近距離でしか働かず, このことを利用して湯川博士が中間子理論を発表しています. 「重力レンズ効果」に対する今の物理学の解釈は次の通り: 「重力」は時空そのものをゆがめます. 光子はその歪んだ時空の中を直進するのですが, 我々は「時空の歪み」を観測することができないので, 逆に「光が曲がって進む」ように見えます. だから, 光子に質量が存在するかどうかは関係ありません. ちなみに観測による現時点での光子の質量の上限は精度の悪いもので 1.4×10^-7 eV, 最も厳しいものでは 3×10^-27 eV となっています. 標準的には「1×10^-18 eV 未満」くらいと思えばよいかと.
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