光子的质量是多少?_光子能量论文

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许梅据英国NewScientist,2002,175(2359):19报道,最近三位科学家的研究推测,早期宇宙时的光子是有质量的,约为千亿分之一克.

德国海德堡大学的普罗科佩克(T.Prokopec)和伦敦皇家学院的托恩克维斯特(O.Tornkvist)在研究宇宙中所有星系都被磁场包围这一问题时认为,这些磁场可能是在宇宙开始快速膨胀时存在着带有质量的光子的遗迹.

大多数科学家认为,粒子的质量来源于至今尚未被发现的希格斯玻色子微粒.这种微粒分布在整个空间内,它们在某些粒子周围很密集,而在另一些粒子附近则很少,正是这种聚集的密度赋予粒子以质量,因此夸克很重,电子较轻,而光子没有质量.

现在,上述两位科学家与佛罗里达大学的伍达德(R.Woodard)合作,按照量子理论和暴胀宇宙学说推出,早期宇宙中光子之所以具有质量,其秘密在于浸透在整个空间内的真空能量.

按照量子理论,真空不是真的一无所有,而是充斥着从虚无产生的粒子对.正常情况下,这些正、负粒子对一出现立即碰撞而湮没,但在宇宙创生大爆炸后远远不到一秒钟的时间内发生了宇宙向外急剧膨胀(即所谓暴胀时期),此时成对的粒子能感受到暴胀的牵引,空间的快速膨胀将正、负粒子拉开得如此之远,致使两者不能互相湮没,从而充斥在空间内.

希格斯玻色子影响不了光子,那些带电的粒子却能够,但需比在正常情况下更多的能量才能在这些粒子海洋中产生一个光子,而粒子也被拉向光子,实际上,光子将获得10[-11]克的质量.在暴胀阶段停止后,伴随着此质量的额外能量将产生磁场,该磁场演化成为今天观测到的天体周围的磁场.

三位科学家的文章刊登在Phys.Rev.Lett.,2002,89(10):101301上.

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