Was ist die kinetische Masse eines Photons?

Heute kam mir ein ungewöhnlicher Gedanke in den Sinn. Eine Masse, die sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegt, hat Energie, die als kinetische Energie bezeichnet wird. Jeder weiß, dass die Natur Symmetrie liebt, warum also hat bewegte Energie (Photon) keine Masse (vielleicht kinetische Masse)? Und wenn es Masse (kinetisch) hat, was ist es dann?

Masse ist gleich Energie im Ruhezustand und Ihr Ausdruck "kinetische Masse" ist ein Selbstwiderspruch. Die Energie eines Photons tendiert aufgrund der Rotverschiebung gegen Null, wenn sich ein Beobachter parallel dazu der Lichtgeschwindigkeit nähert. Photonen haben also keine Masse. In der Praxis ist die derzeitige Beobachtungsobergrenze für seine Masse 1.07 × 10 − 27 atomare Masseneinheiten.

Antworten (1)

Einsteins Masse-Energie-Äquivalenzprinzip, in Einheiten wo C = 1 , ist ziemlich schön. Es sagt, dass

E 2 = M 2 + P 2 ,

was bedeutet, dass die Gesamtenergie E eines Objekts ist die Summe der Quadrate der Ruhemasse M und dem Translationsimpuls des Objekts, P . Sie können leicht erkennen, wann die Ruhemasse ist M = 0 , du hast

E = P .

In der speziellen Relativitätstheorie sehen wir hier, dass Energie, Masse und Impuls eng miteinander verbunden sind. Obwohl ein Photon keine Ruhemasse hat ( M = 0 ), hat es eine effektive Masse E = P , was wirklich seine Energie / sein Impuls ist (obwohl das nicht wirklich eine andere Bedeutung hat).

Das könnte man nennen E = P seine kinetische Masse, aber eigentlich wird sie oft als träge Masse bezeichnet, da sie diese Masse dadurch erhält, dass sie Impuls hat. Aufgrund dieser effektiven Masse ist Strahlungsdruck, Gravitationslinseneffekt von Photonen usw. möglich.

Sie können auf diese Weise Varianten des Wortes "Masse" definieren, aber ich denke nicht, dass es nützlich ist. Es sieht so aus, als würden Sie "effektive Masse" oder "kinetische Masse" im Grunde als vollständig gleichbedeutend mit Energie im Allgemeinen definieren. Das ist allerdings eine nutzlose Definition, denn dann könnten wir einfach „Energie“ sagen.
Darüber hinaus ist die Identifizierung von "kinetischer Masse" mit "träger Masse" einfach falsch, vorausgesetzt, Sie verwenden die Standarddefinition von träger Masse.
Ich würde sagen, dass Objekte in der Relativitätstheorie Energie, Impuls und Ruhemasse haben, und es macht keinen Sinn, Tonnen von Massenvarianten (effektive/kinetische/relativistische/usw. Masse) zu definieren, um zu versuchen, die Dinge intuitiver zu machen. Es macht alles nur noch verwirrender.
zhutchens1, wie ist Ihre Gleichung E = p dimensional konsistent?
@knzhou Ich bin mir nicht sicher, ob es eine formale Definition der kinetischen Masse gibt, daher habe ich die Verwendung des Begriffs durch den Benutzer mit unserer allgemeinen Verwendung der Trägheitsmasse in der Physik-Community in Verbindung gebracht. Ich weiß Ihren Beitrag zu schätzen, widerspreche jedoch respektvoll: Ich glaube, dass die Konzepte von zB Trägheitsmasse pädagogisch nützlich und hilfreich sind, um zu veranschaulichen, warum Objekte eine Trägheit über ihre Ruhemasse hinaus haben können, nur aufgrund ihrer Geschwindigkeit im Vergleich zu C .
@DavidWhite In natürlichen Einheiten definieren wir C = 1 dimensionslos sein. In SR sind Zeit und Raum vereinheitlicht, also haben sie äquivalente Einheiten. Sowohl Zeit als auch Entfernung können in Sekunden gemessen werden, da die Lichtgeschwindigkeit konstant ist. Daher haben Geschwindigkeiten keine Einheit (Weg/Zeit). Daher haben Masse, Impuls und Energie äquivalente Dimensionen (denke M , M v , 1 2 M v 2 alle haben Einheiten von Kilogramm).
Die Gleichung ist E = M ² C ⁴ + P ² C ²
@LoopBack Das ist die Gleichung in SI-Einheiten. Die Gleichung, die ich vorgestellt habe, ist in natürlichen Einheiten, wo C = 1 und hat keine Einheiten. Siehe meinen obigen Kommentar für die Logik dazu. Beachten Sie, dass wenn C = 1 , Ihre Gleichung fällt mit meiner zusammen.
Was ist die kinetische Masse eines Photons?
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