Выяснилось, насколько тяжелой может быть частица света, не имеющая массы: как это может быть

Фізики вивчили поведінку пульсарів з Чумацького Шляху і загадкових радіосигналів, що приходять з інших галактик, щоб визначити, наскільки важкою може бути частинка світла фотон. Але ця частинка не має маси. Автори дослідження показали, якою є межа маси фотона, якби ця маса існувала. Якщо припустити, що фотон може мати масу, то це змінює сучасне розуміння фізики. Результати дослідження опубліковані в The Astrophysical Journal, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Маса фотона і нова фізика

Частинки світла або фотони, згідно з нинішніми уявленнями про фізику, не мають маси. Ці частинки проносяться крізь простір-час із постійною швидкістю, тобто зі швидкістю світла. Фотони не сповільнюються і не прискорюються в космосі. Немає жодних доказів того, що частинки світла мають масу. Але немає повної впевненості в тому, що це саме так.

Якщо припустити, що фотон має масу і це справді так, то це суперечить спеціальній теорії відносності Ейнштейна та електромагнітній теорії Максвелла. Таким чином існування маси у частинки світла призвело б до відкриття нової фізики. Якби у фотона була маса, то вона була б настільки маленькою, що її неможливо визначити за допомогою наявних технологій.

Але автори нового дослідження за допомогою непрямих вимірювань визначили верхню межу маси, яку міг би мати фотон, якби володів нею. Для цього астрофізики використовували радіотелескопи для проведення вимірювань пульсарів і швидких радіосплесків. Пульсари є різновидом нейтронних зірок і випускають з певним періодом потоки електромагнітного випромінювання. Швидкими радіосплесками є надзвичайно потужні спалахи світла невідомого походження, які приходять з інших галактик у радіохвилях.

Верхня межа маси фотона

Фізики вивчили воно з ключових властивостей пульсарів і швидких радіосплесків під назвою міра розсіювання. Ця властивість показує, наскільки сильно промінь радіосвітла розсіюється вільними електронами між Землею і джерелом світла.

За словами вчених, якщо у фотонів є маса, то на їхнє поширення через простір, наповнений плазмою, впливатиме як маса, так і вільні електрони в плазмі. Це призведе до появи часу затримки в радіосигналах, пропорційної масі фотона.

Ретельне вивчення отриманих даних дало змогу астрофізикам визначити верхню межу гіпотетичної маси частинки світла. Згідно з розрахунками, вона становить 9,52 на 10 у мінус 46 ступені кг. Важливо знову зазначити, що цей показник не говорить про те, що фотони мають масу. Це означає, що якби вона була, то ця маса не може перевищити цю межу.

Можливо, у майбутньому фізики зможуть виявити, що у фотона є маса, що призведе до абсолютно нового розуміння устрою Всесвіту і законів фізики. Але поки що цього не сталося і закони фізики не порушені. Проте з'явилася цікава можливість припускати, що у частинки світла може бути маса.

Як уже писав Фокус, у чорних дір виявили пам'ять. Виявилося, вони зберігають спогади про своїх "батьків". Автори дослідження вважають, що чорні діри, які утворилися в результаті злиттів, є носіями інформації про свого предка.

Також Фокус писав про те, що математики заново винайшли колесо. Воно працює у всіх можливих вимірах. Вчені витратили десятиліття, щоб знайти таку фігуру постійної ширини.