光（光子）の質量は？

質問

ニュートリノが光速を越えていたっていう実験結果が話題になってますが、それってニュートリノの方が光子より軽かったってことなんですか？－－－って言う疑問から派生した疑問です。

　Ｅ＝ｍｃ*ｃ

っていう有名な公式がありますが、光にもエネルギーがあるなら光子のｍも0ってことは無いと思うんですが、素人なんでよくわかりません。
　相対性理論では光（光子）の質量はどう扱われているんでしょうか、どなたか教えてください。

回答No.2

rnakamra · ベストアンサー

E=m*c^2
この式は物体が止まっている状態での式ですね。

上記の式は実際には
E^2=m^2*c^4+p^2*c^2
となります。pは運動量です。なお、mは静止質量となります。

止まっている物体ではp=0となりますのでE^2=m^2*c^4→E=m*c^2 となります。

光には質量がありません。ですがエネルギーと運動量を持ちます。
それらには E=p*c の関係が成り立つのです。
さらにいえば、E=hν　(ν：振動数)の関係が成り立ちますので
p=hν/c=h/λ=hk
となります。(λ：波長,k：波数 c=νλ,k=1/λ)

お礼

なるほど、Ｅ＝m*c^2っていうのは特異な状態の公式だったわけですね。よくわかりました(^^)
どうもこの公式だけが僕の頭の中で一人歩きしていたようです。ありがとうございました。

回答No.3

chie65536（@chie65535）

ごちゃごちゃ説明するより、ここを読んで頂くのが早いでしょう。
http://homepage3.nifty.com/iromono/PhysTips/FAQphotonmass.html

お礼

ありがとうございます。閲覧して勉強してみます。有意義な情報のご提供に感謝します。

回答No.1

雪中庵（@psytex）

質量のある物体が加速された時、その運動量の増加分だけ、
その物体の質量は増加します。
つまり、運動エネルギーも質量を持つのです。
光子の質量は、運動エネルギーのみによります。
しかもそれが量子＝最小エネルギー単位であるために、
それ以下の速度はとり得ません。

そしてひるがえって、超弦理論において、全ての素粒子は
量子定常波の振動状態として得られる＝“静止質量”という
ものは、質量のない光量子を内包することにより派生する
二次的なものに過ぎないと言えるのです。

お礼

早速のご解答、ありがとうございます。
超弦理論までいくと僕の知識の地平線を越えてしまいますが(^^)、運動エネルギーが質量を持つということと、光子の質量はその運動エネルギーによるもののみであるというご指摘で理解できたように思います。ありがとうございました。