Base teorica:
* Relatività speciale: La teoria della relatività speciale di Einstein stabilisce una profonda connessione tra energia (E), moto (P) e massa (M) attraverso la famosa equazione E² =(MC²) ² + (PC) ².
* Equivalenza di energia di massa: Questa equazione implica che la massa ed energia sono intercambiabili. Un oggetto enorme a riposo ha energia esclusivamente a causa della sua massa (E =Mc²). Tuttavia, un oggetto senza massa (come un fotone) può ancora possedere energia, ma questa energia proviene interamente dal suo slancio.
* Photon Momentum: I fotoni hanno slancio (p =h/λ, dove h è costante di Planck e λ è la lunghezza d'onda). Questo slancio, unito all'equivalenza di massa-energia, suggerisce che i fotoni, sebbene senza massa, trasportano energia.
Prove sperimentali:
* Velocità della luce: I fotoni viaggiano sempre alla velocità della luce (c) nel vuoto. Se avessero riposo massa, richiederebbero una quantità infinita di energia per raggiungere questa velocità, violando il principio di risparmio energetico.
* Esperimenti di fisica delle particelle: Esperimenti di fisica delle particelle, come quelli condotti al CERN, hanno costantemente dimostrato che i fotoni non mostrano il comportamento di particelle massicce. Ad esempio, possono essere prodotti e annientati senza alcuna violazione di energia di massa.
Nota importante:
* Messa efficace: Mentre i fotoni non hanno una massa a riposo zero, possono mostrare una "massa efficace" in alcune interazioni. Ad esempio, in un mezzo denso come l'acqua, i fotoni interagiscono con il mezzo e possono sembrare avere una massa efficace più elevata, con conseguente velocità inferiore. Questa non è una vera massa di riposo ma piuttosto un effetto dell'interazione con il mezzo.
In conclusione, i fotoni sono considerati senza massa in base alle basi teoriche e alle osservazioni sperimentali. La loro energia deriva esclusivamente dal loro slancio e viaggiano sempre alla velocità della luce, supportando ulteriormente questo concetto.
