क्या फोटोज मास होते हैं?

विषय

• टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)
• फोटॉन में कोई जड़त्वीय द्रव्यमान और कोई सापेक्ष द्रव्यमान नहीं होता है
• फोटोज हैव मोमेंटम
• प्रकाश गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है

जब आप इसे पहली बार सुनते हैं, तो यह विचार कि प्रकाश बड़े पैमाने पर हो सकता है, हास्यास्पद लग सकता है, लेकिन अगर इसमें द्रव्यमान नहीं है, तो प्रकाश गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित क्यों है? द्रव्यमान के बिना कुछ को गति कैसे कहा जा सकता है? प्रकाश के बारे में ये दो तथ्य और फोटॉन नामक "प्रकाश के कण" आपको दो बार सोचने पर मजबूर कर सकते हैं। यह सच है कि फोटॉन में जड़ता द्रव्यमान या सापेक्ष द्रव्यमान नहीं होता है, लेकिन केवल मूल उत्तर की तुलना में कहानी के लिए अधिक है।

टीएल; डीआर (बहुत लंबा; डिडंट रीड)

फोटॉन में कोई जड़ता द्रव्यमान नहीं है और कोई सापेक्ष द्रव्यमान नहीं है। प्रयोगों ने प्रदर्शित किया है कि फोटोन की गति होती है, हालांकि। विशेष सापेक्षता इस प्रभाव को सैद्धांतिक रूप से समझाती है।

गुरुत्वाकर्षण एक तरह से फोटॉनों को प्रभावित करता है कि यह किस तरह से मामले को प्रभावित करता है। गुरुत्वाकर्षण के न्यूटन के सिद्धांत ने इसे मना किया था, लेकिन प्रायोगिक परिणाम इसकी पुष्टि करते हुए आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के लिए मजबूत समर्थन को जोड़ते हैं।

फोटॉन में कोई जड़त्वीय द्रव्यमान और कोई सापेक्ष द्रव्यमान नहीं होता है

न्यूटन के दूसरे नियम द्वारा परिभाषित जड़ता द्रव्यमान है: ए = एफ / म। बल लागू होने पर आप इसे वस्तु के प्रतिरोध के रूप में सोच सकते हैं। फोटॉन के पास ऐसा कोई प्रतिरोध नहीं है और अंतरिक्ष के माध्यम से सबसे तेज गति से यात्रा कर सकता है - लगभग 300,000 किलोमीटर प्रति सेकंड।

आइंस्टीन के विशेष सापेक्षता के सिद्धांत के अनुसार, किसी भी वस्तु को शेष द्रव्यमान लाभ सापेक्ष द्रव्यमान के साथ मिलता है क्योंकि यह गति में वृद्धि करता है, और यदि कुछ प्रकाश की गति तक पहुंचता है, तो इसका अनंत द्रव्यमान होगा। तो, क्या फोटॉन में अनंत द्रव्यमान होते हैं क्योंकि वे प्रकाश की गति से यात्रा करते हैं? चूंकि वे कभी आराम करने नहीं आते हैं, इसलिए यह समझ में आता है कि उन्हें आराम करने वाला नहीं माना जा सकता है। बाकी द्रव्यमान के बिना, इसे अन्य सापेक्ष द्रव्यमान की तरह नहीं बढ़ाया जा सकता है, और यही कारण है कि प्रकाश इतनी जल्दी यात्रा करने में सक्षम है।

यह भौतिक कानूनों का एक सुसंगत सेट तैयार करता है जो प्रयोगों से सहमत हैं, इसलिए फोटॉन का कोई सापेक्ष द्रव्यमान नहीं है और कोई जड़त्वीय द्रव्यमान नहीं है।

फोटोज हैव मोमेंटम

समीकरण पी = mv शास्त्रीय गति को परिभाषित करता है, जहां पी गति है, म द्रव्यमान है और v गति है। इससे यह धारणा बनती है कि फोटोन की गति नहीं हो सकती क्योंकि उनके पास द्रव्यमान नहीं है। हालांकि, प्रसिद्ध कॉम्पटन स्कैटरिंग प्रयोगों जैसे परिणाम बताते हैं कि उनके पास गति है, जैसा कि लगता है कि भ्रामक है। यदि आप एक इलेक्ट्रॉन पर फोटॉन शूट करते हैं, तो वे इलेक्ट्रॉनों से बिखर जाते हैं और एक तरह से ऊर्जा को खो देते हैं जो संवेग के संरक्षण के अनुरूप है। यह सबूत के महत्वपूर्ण टुकड़ों में से एक था वैज्ञानिकों ने इस विवाद को सुलझाया कि क्या प्रकाश एक कण के साथ-साथ कभी-कभी एक लहर की तरह व्यवहार करता था।

आइंस्टीन की सामान्य ऊर्जा अभिव्यक्ति यह क्यों सच है की एक सैद्धांतिक व्याख्या प्रदान करती है:

इ² = पी²सी² + म_आराम²सी²

इस समीकरण में, सी प्रकाश की गति का प्रतिनिधित्व करता है और म_आराम बाकी द्रव्यमान है। हालाँकि, फोटॉन में द्रव्यमान नहीं होता है। यह इस समीकरण को फिर से लिखता है:

इ² = पी²सी²

या, और अधिक सरल:

पी = इ / सी

इससे पता चलता है कि उच्च-ऊर्जा फोटॉन में अधिक गति है, जैसा कि आप उम्मीद करेंगे।

प्रकाश गुरुत्वाकर्षण से प्रभावित होता है

गुरुत्वाकर्षण प्रकाश के पाठ्यक्रम को उसी तरह बदल देता है जिस तरह से यह सामान्य पदार्थ के पाठ्यक्रम को बदल देता है। गुरुत्वाकर्षण के न्यूटन के सिद्धांत में, बल केवल जड़त्वीय द्रव्यमान के साथ चीजों को प्रभावित करता है, लेकिन सामान्य सापेक्षता अलग है। मैटर स्पेसटाइम का युद्ध करता है, जिसका अर्थ है कि सीधी रेखा में यात्रा करने वाली चीजें घुमावदार स्पेसटाइम की उपस्थिति में अलग-अलग रास्ते लेती हैं। यह बात को प्रभावित करता है, लेकिन यह फोटॉनों को भी प्रभावित करता है। जब वैज्ञानिकों ने इस प्रभाव को देखा, तो यह सबूत का एक महत्वपूर्ण हिस्सा बन गया कि आइंस्टीन का सिद्धांत सही था।