光子の質量は0。

質問

光子が多く入った箱から光子が一粒出ていくと、箱の質量が減ることは、誰も異論はありません。
(アインシュタインの光子箱)

光子が出ていくと質量が減るなら、光子に質量があると考えるのが普通ではないですか。

どうして光子には、質量がないと考えるのですか。

回答No.5

ddtddtddt · ベストアンサー

昔の言い方ですが、

　　・光子の「静止質量」は、0．

と言われてました。

　このあたりで、手を打ちません？(^^;)。

補足

光子は止まりません。

回答No.6

ddtddtddt

#5です。

＞光子は止まりません。

　仰る通りです。だから光子の「静止質量」はたとえ話なんですよ。

　静止している時に有限質量（≠0）を持つ普通の物体が、光速に達するには無限の運動エネルギーが必要です。光速に達するのに必要な運動エネルギーは、その普通の物体の静止質量に比例します。

　ところが光子は光速で飛ぶのに、有限のエネルギーしか持ちません。しかも「粒子」のような性質「も」持ちます。

　「これいかに？」という事で、もし光子が静止したと仮定した時に（実現は無理でしょう）静止質量0なら、数学の極限の発想で、0×∞＝有限 という事もあり得るから、そのあたりから「光子の質量は0」と言われるようになったようです(^^;)。

　質量と言った時には、（少なくとも昔は）みな静止質量を考える傾向があった、という事だと思います。

回答No.4

iijijii

核子の質量の話は正しいのですが、それは光子の質量とは何の関係もありません。

> 光子が一粒なくなったら
光子は留めおくことが出来ません。
光子箱は光子を生成して放出する箱であって、光子を貯めておく箱ではないのです。

補足

光子箱というのは、アインシュタインが量子論のボーアと議論したときに考案した思考実験です。
箱の中は鏡ばりになっていて、そこに光子が無数に飛び回っているという設定です。小さい窓が開閉できるようになっていて、窓を開けて光子1つが出ていって、窓を閉められるようになっています。全くの思考実験です。で、光子1個が出ていくと、光子のエネルギーに相当する質量が減ります。この点にはボーアも異論はありません。

で、私的には、
だったら光子に質量があると考えちゃダメなの？と思って、質問しています。

回答No.3

iijijii

> そんなことで、光子に質量がないと言っていいのですか。
光子に質量がないと言っているのではありません。
そもそも光子に質量がないことは未だに証明されていません。

> 光子が出ていくと質量が減るなら、光子に質量があると考えるのが普通ではないですか。
この理屈は成立しないことだけは間違いありません。

> エネルギーは質量です。エネルギーが減ったのなら質量が減ったのでしょう。
質量とエネルギーは等価ですが、それは相互に換算できるってだけで、質量のないエネルギー(量子)の存在とは無関係です。

補足

素粒子が集まった核子の質量をmとします。mは素粒子の質量の合計よりも大きいです。大きい分は何かというと素粒子どうしの結合エネルギーです。ただのエネルギーです。だからといって、核子の質量はmではないとはいわないでしょう。内情がどうであれ、核子の質量はmです。それは核子が質量mとしての振る舞いをするからです。

光子という得たいのしれないものがどうであれ、光子が一粒なくなったら、箱の質量が減るなら、それは光子が質量のあるものとして振る舞っているのだから、光子に質量があると言ってもいいのではないですか。

回答No.2

Nakay702

光子に質量があるとは言いませんが、特定の条件下では、光と物質との相互作用によって光エネルギーが質量をもつ物質（粒子と反粒子）に変換生成*されたり、消滅したりすることは知られていますね。
＊https://ja.wikipedia.org/wiki

回答No.1

iijijii

> 光子が出ていくと質量が減るなら、光子に質量があると考えるのが普通ではないですか。
古典物理学の質量保存の法則ですね。

質量保存の法則は特殊相対性理論の有名な式
E = mc2　エネルギーは質量に光速の2乗を掛けたものに等しい
にて覆ってしまったのです。

質量が光というエネルギーに変換されて放出されたと思ってください。

補足

そんなことで、光子に質量がないと言っていいのですか。

エネルギーは質量です。エネルギーが減ったのなら質量が減ったのでしょう。