1. Relativité spéciale:
* Relation de l'énergie-momentum: La relativité spéciale d'Einstein a établi la célèbre équation e² =(mc²) ² + (pc) ², où e est l'énergie, m est la masse, c est la vitesse de la lumière, et p est l'élan.
* Les photons voyagent toujours à la vitesse de la lumière: Les photons sont des particules sans masse, ce qui signifie qu'ils voyagent toujours à la vitesse de la lumière. Il s'agit d'une propriété fondamentale des photons, pas de quelque chose dérivé de la mécanique quantique.
* Masse de repos zéro: Si un photon avait une masse de repos (m ≠ 0), son énergie serait infinie car sa vitesse est toujours c. Puisque nous observons des photons avec une énergie finie, ils doivent avoir une masse de repos zéro.
2. Théorie du champ quantique:
* champs quantiques: Dans la théorie du champ quantique, les photons sont décrits comme des excitations du champ électromagnétique. Ce champ est quantifié, ce qui signifie que son énergie ne peut être disponible que dans des paquets discrets appelés photons.
* Excitations sans masse: Le champ électromagnétique, comme décrit dans la théorie du champ quantique, est un champ sans masse. Par conséquent, ses excitations (photons) sont également sans masse.
en résumé:
La masse de repos zéro des photons n'est pas une conséquence de la mécanique quantique seule, mais une propriété fondamentale qui découle de la combinaison de la relativité spéciale et de la théorie du champ quantique. C'est le résultat de leur nature unique en tant que particules sans masse qui voyagent toujours à la vitesse de la lumière et sont des excitations d'un champ sans masse.
Remarque importante: Bien que la masse de repos d'un photon soit nulle, elle a toujours de l'énergie et de l'élan, qui sont liées à sa fréquence et à sa longueur d'onde. En effet, les photons ne sont pas des particules stationnaires; Ils se déplacent toujours à la vitesse de la lumière.
