Nauka

Odkrycie naukowe: Światło ma masę? Naukowcy przekazują konkretną wartość

Redakcja 23 czerwca, 2024 3 minut przeczytania

Najczęściej opisuje się fotony jako cząstki, które nie mogąc w próżni ani przyspieszyć, ani zwolnić. Ta stała prędkość pociąga za sobą brak masy i nie ma dowodów, że jest inaczej. Nie ma jednak całkowitej pewności, że fotony są pozbawione masy.

Ile mogą ważyć fotony? Naukowcy znają górną granicę. Badając pulsujące gwiazdy rozproszone po całej Drodze Mlecznej, a także tajemnicze sygnały radiowe z innych galaktyk naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Inżynierii w Syczuanie, Chińskiej Akademii Nauk i Uniwersytetu w Nanjinga ustalili, że foton nie może ważyć więcej niż 0,000000000000000000000000000000000000000000000952 kg.

To niewielka granica, ale już samo posiadanie nawet minimalnej masy przez foton miałoby poważne konsekwencje. Byłoby to sprzeczne zarówno ze szczególną teorią względności Einsteina, jak i teorią elektromagnetyczną Maxwella. Prowadziłoby to do kwestii dotyczących ciemnej energii i ciemnej materii, odpowiedzi na wiele nurtujących naukowy świat pytań, a jednocześnie pojawiłoby się mnóstwo nowych.

Gdyby foton rzeczywiście miał masę, to musiałby być tak nieznacznie ciężki, aby nie miał większego wpływu na wygląd obserwowanego Wszechświata. A to oznacza, że w zasadzie musiałby być masą zerową. Dlatego naukowcy posługują się pomiarami pośrednimi, które na ten moment pozwalają ustalić górną granicę hipotetycznej masy. Tego dokonała grupa chińskich naukowców.

Badanie pulsarów odbywało się przy użyciu radioteleskopów. Właściwość, która interesowała badaczy, znana jest jako miara dyspersji, jedna z kluczowych cech pulsarów i szybkich rozbłysków radiowych. Odnosi się do tego, jak mocno pulsująca wiązka fali radiowej rozpraszana jest przez wolne elektrony pomiędzy nami a źródłem światła.

Jeżeli fotony mają masę, ich rozprzestrzenianie się w przestrzeni niepłynnej wypełnionej plazmą będzie miało wpływ zarówno masa fotonu, jak i wolne elektrony w plazmie. To prowadziłoby do opóźnienia czasu proporcjonalnie do masy fotonu. Dalsze obliczenia pozwalają obliczyć, jakie opóźnienie może powodować hipotetyczna masa fotonu. Trzeba jednak zauważyć, że liczba 9,52 x 10 kilograma oznacza jedynie, że masa fotonu jest na tyle mniejsza, iż zostaje ona zredukowana do zera.

Czy jest szansa, że niebawem poznamy odpowiedź na to pytanie? Prawdopodobnie nie. Naukowcy, publikując badanie w czasopiśmie, wykazali, że istnieje obecnie potrzeba stosowania wysoce precyzyjnych radioteleskopów, a badania w najbliższej przyszłości będą polegały na uzyskiwaniu coraz dokładniejszych danych i kolejnym zawężaniu pomiarów.