Base teórica:
* Relatividad especial: La teoría de la relatividad especial de Einstein establece una conexión profunda entre la energía (E), el impulso (P) y la masa (M) a través de la famosa ecuación E² =(MC²) ² + (PC) ².
* equivalencia de energía de masa: Esta ecuación implica que la masa y la energía son intercambiables. Un objeto masivo en reposo tiene energía solo debido a su masa (e =mc²). Sin embargo, un objeto sin masa (como un fotón) aún puede poseer energía, pero esta energía proviene completamente de su impulso.
* Photon Momentum: Los fotones tienen impulso (P =H/λ, donde H es constante de Planck y λ es la longitud de onda). Este impulso, junto con la equivalencia de energía de masa, sugiere que los fotones, aunque sin masa, tienen energía.
Evidencia experimental:
* Velocidad de luz: Los fotones siempre viajan a la velocidad de la luz (c) en el vacío. Si tuvieran una masa de descanso, requerirían una cantidad infinita de energía para alcanzar esta velocidad, violando el principio de conservación de la energía.
* Experimentos de física de partículas: Los experimentos en física de partículas, como los realizados en el CERN, han demostrado consistentemente que los fotones no exhiben el comportamiento de partículas masivas. Por ejemplo, se pueden producir y aniquilar sin ninguna violación de energía de masa.
Nota importante:
* masa efectiva: Si bien los fotones tienen una masa de descanso cero, pueden exhibir una "masa efectiva" en ciertas interacciones. Por ejemplo, en un medio denso como el agua, los fotones interactúan con el medio y pueden parecer tener una masa efectiva más alta, lo que resulta en una velocidad más baja. Esta no es una verdadera masa de descanso, sino un efecto de la interacción con el medio.
En conclusión, los fotones se consideran sin masa basados en fundamentos teóricos y observaciones experimentales. Su energía se deriva únicamente de su impulso, y siempre viajan a la velocidad de la luz, lo que respalda aún más este concepto.
