Come è possibile l'esistenza di un corpo privo di massa, come il fotone?

Question

Ho cercato su wikipedia; c'era scritto che il fotone è un quanto e che un quanto è una entità di grandezza o una cosa simile. Ma non mi spiega cos'è veramente il fotone.
Come interpretare un oggetto fisico che non ha una massa?

Answer 1

Ottima domanda e più filosofica che fisica!!! Questa da sola basterebbe a dimostrare che la metafisica non è priva di significato oggi come sempre peraltro. Una stella te l'accendo senza fallo.
Punto primo: il fotone non ha massa di riposo ma esso ha una massa inerziale e gravitazionale perché in riposo non sta mai.
Punto secondo: in base all'equivalenza massa energia la famosa E=mc^2 fotoni d'energia diversa hanno massa inerziale e gravitazionale diversa
Punto terzo: eh sì non solo la massa inerziale che uno misura dalla pressione di radiazione ma pure quella gravitazionale esiste, ecco perché la gravità devia la luce, come nelle celebri misure fatte per la prima volta nel 1919 circa (ora non ricordo bene) diventate oggi abituali.
Punto quarto: il fotone in ogni modo esiste perché le sue interazioni elettromagnetiche sono misurate agevolmente (anzi in un certo qual modo percepite perfino dall'occhio nudo, qui ci son alcune finezze che salto per brevità)
Punto quinto: fatto sta che il nostro universo ha delle proprietà correttamente descritte dalla Teoria della Relatività che sono controintuitive anzi sbalorditive (chiedersi perché le abbia è appunto metafisica) e fra queste la seguente: la massa gravitazional ed inerziale d'un corpo qualsiasi che si muove è moltiplicata per un fattore che tende ad infinito quando la velocità si avvicina a quella della luce (nel vuoto) ossia:
[ 1/radq(1-v^2/c^2)]
ora se la massa rimane finita quando il corpo si muove esattamente alla velocità della luce(nel vuoto) occorre che la sua massa di riposo sia nulla. Fin ad un paio d'anni or sono si riteneva che il neutrino avesse pure massa di riposo zero e si muovesse dunque per forza alla velocità della luce.

Answer 2

Il fotone è un quanto cui è associata un' onda elettromagnetica. Einstein ha supposto che la luce fosse composta da corpuscolo elementari o quanti di energia o fotoni.

Answer 3

Prima di tutto si deve dire che a dimensioni molto piccole, tipo quelle delle particelle (parliamo di elettroni, fotoni, etc etc), il concetto di dimensioni geometriche o di massa è abbastanza sfumato.

In modo molto semplificato, devi pensare al fotone non come ad un oggetto fisico, ma come ad un'onda elettromagnetica che si propaga. La particella fotone potresti immaginarla come una concentrazione di energia che si propaga come un'onda, ma non ha una sua forma fisica (magari a pallina).

A volte ci è comodo pensarlo come una pallina e quindi viene normale pensarlo con dimensioni geometriche e quindi con un peso. Ma è più corretto pensarlo come dell'energia concentrata in una zona, che si sposta alla velocità della luce.

Answer 4

Per risolvere il problema dell'emissione di energia da parte del "corpo nero", Planck postulò che l'energia fosse emessa in modo discreto , ovvero per multipli interi di una quantità finita detta "quanto" il cui valore è legato alla frequenza della radiazione emessa secondo la formula E = h f , essendo E l'energia del quanto, h la costante di Planck, f la frequenza della radiazione. Successivamente il quanto di energia fu chiamato "fotone".
Concludendo il fotone è la più piccola quantità di energia elettromagnetica che può essere emessa o assorbita.
Come vedi la massa non c'entra.

Answer 5

Ma il fotone è un quanto di energia, non è materia e quindi non ha massa. Di solito proviene dalle reazioni nucleari, ed è praticamente energia in aggiunta a quella termica. Il fotone è un onda elettromagnetica.