Структурные элементы материи

Фотон

Фото́н (), , . Масса покоя фотона mγ=0m_γ=0 (экспериментальное ограничение mγ<51060m_γ<5·10^{–60} г), поэтому его скорость равна . фотона равен 1 (в единицах hh), следовательно, фотон относится к . Проекции спина фотона на направление движения () равны ±1; этому в соответствует поперечность .

Так как не существует системы отсчёта, в которой фотон покоится, у него нет определённой . В зависимости от электрической и магнитной системы зарядов, излучившей данный фотон, различают состояния фотона электрического и магнитного типа. Фотон как истинно нейтральная частица обладает С=1С=–1. Фотон участвует не только в , но и в взаимодействии.

Представление о фотонах возникло в ходе развития квантовой теории и (термин «фотон» введён в 1926). В 1900 г. получил для спектра теплового излучения , исходя из предположения, что излучение электромагнитных волн происходит определёнными порциями – «квантами», энергия которых может принимать дискретный ряд значений, кратных неделимой порции – кванту ω\hbarω, где ωω – частота электромагнитной волны, =h/2π\hbar=h/2π. Развивая идею Планка, ввёл гипотезу световых квантов, согласно которой электромагнитное излучение само состоит из таких квантов, и на её основе объяснил ряд закономерностей , , . Построенная Эйнштейном создала предпосылки считать электромагнитное излучение одной из форм , а световые кванты – реальными элементарными частицами. Опытами по рассеянию установлено, что кванты излучения подчиняются тем же , что и частицы вещества; в частности, квант излучения с частотой ωω обладает также и импульсом ω\hbarω (т. н. ).

В результате развития стало ясно, что ни наличие волновых свойств, ни способность исчезать или рождаться в актах и не выделяют фотон среди других элементарных частиц. Всем частицам вещества присущи и ; была установлена возможность взаимопревращения элементарных частиц. Так, в электростатическом поле фотон с энергией > 1 МэВ может превратиться в и (рождение пары), а при столкновении электрона и позитрона может произойти их в два (или три) γ \gamma -кванта.

Квантовой теорией взаимодействия фотонов с заряженными является . В 1960-х гг. была создана теория , в которой фотон вместе с осуществляет связь между токами. В теориях, объединяющих различные фундаментальные взаимодействия на основе , фотон имеет своего гипотетического  – .

  • Физика элементарных частиц