Безма́ссовые части́цы (люксо́ны[1]) — частицы, масса покоя которых равна нулю. Не имеют аналога в нерелятивистской механике.[2]
Любая безмассовая частица может двигаться только со скоростью света. Это следует из того, что, согласно формулам теории относительности для энергии и импульса скорость частицы определяется через её импульс , массу и скорость света соотношением , где — энергия частицы. В случае безмассовой частицы , тогда и, из уравнения получаем .[2] Такая частица не может находиться в состоянии покоя: она может родиться (быть излучена), двигаться со скоростью света, затем уничтожиться (поглотиться).
Любая частица, движущаяся со скоростью света, может быть только безмассовой. Это следует из формулы . В случае получаем и, из уравнения получаем .[2]
Безмассовые частицы описываются неприводимыми представлениями группы Пуанкаре. Из этого следует, что они не могут находиться в состоянии с нулевой энергией.[3] Также из этого следует, что значения спина безмассовых частиц могут быть только целыми или полуцелыми.[4]
Термин «безмассовая» не вполне точно отражает природу такой частицы. Согласно принципу эквивалентности массы и энергии, безмассовая частица с энергией переносит эквивалентную ей массу , которая не связана с её нулевой массой покоя. Масса физической системы, излучающей безмассовую частицу, в момент излучения уменьшается на величину , а масса физической системы, поглотившей безмассовую частицу, в момент поглощения увеличивается на величину . Вследствие принципа эквивалентности инертной и гравитационной массы, все безмассовые частицы участвуют в гравитационном взаимодействии[5]. Экспериментально наблюдаемыми проявлениями гравитационного взаимодействия для безмассовых частиц являются изменение их энергии (гравитационное красное смещение) и направления распространения (гравитационное отклонение света) в гравитационном поле.
Безмассовые частицы обладают особой сохраняющейся лоренц-инвариантной величиной — спиральностью. Спиральность является проекцией спина частицы на её импульс.[6][7] Если неприводимое безмассовое поле задаётся представлением группы Лоренца , то кванты его — безмассовые частицы спиральности (теорема Вайнберга о спиральности).[8]
Одно из важных различий между массивными и безмассовыми частицами со спином состоит в том, что массивные частицы со спином имеют состояний поляризации , а для безмассовой частицы со спином возможно лишь два состояния поляризации , которые и являются её спиральностью.[7]
Для всех безмассовых частиц понятия внутренней чётности не существует.[9]
Для безмассовых частиц с ненулевым спином понятия орбитального момента импульса не существует. [10]
Объяснение отсутствия в природе безмассовых частиц с нулевым спином является нерешённой проблемой теоретической физики.[7]
Скорость виртуальных частиц, в том числе безмассовых, не имеет физического смысла. Это следует из того, что скорость частицы определяется через её импульс , энергию и скорость света соотношением .[2] Например, для виртуальных фотонов, которыми обмениваются протон и электрон в атоме водорода импульс , энергия . При подстановке в формулу этих значений для скорости получается бесконечно большая величина.
Масса виртуальных частиц, в том числе безмассовых, не имеет физического смысла. Это следует из соотношения между массой , энергией , импульсом и скоростью света .[11] Например, для виртуальных фотонов, которыми обмениваются протон и электрон в атоме водорода, импульс , энергия . При подстановке в формулу этих значений для массы получается мнимая величина.
Данная страница на сайте WikiSort.ru содержит текст со страницы сайта "Википедия".
Если Вы хотите её отредактировать, то можете сделать это на странице редактирования в Википедии.
Если сделанные Вами правки не будут кем-нибудь удалены, то через несколько дней они появятся на сайте WikiSort.ru .