¿Decimos que los fotones no tienen masa en reposo porque no podemos medirla?

Si los fotones tienen masa en reposo, debe ser inferior a 10 ^ -54 kg para ser coherente con lo que hemos observado experimentalmente. Esto es menos de una billonésima parte de la billonésima parte de la masa de un electrón. Si los fotones tienen masa, aunque muy pequeña, cambiaría un poco las cosas, pero no sería el fin del mundo de la física: el electromagnetismo, por ejemplo, se describiría mediante las ecuaciones de Proca en lugar de las ecuaciones de Maxwell. También podría implicar que los fotones se descomponen en particiones aún más pequeñas: ¿Qué demonios: qué tan estable es el fotón?

Si los fotones tuvieran masa, significaría que su velocidad dependería de ella, por lo que se mediría una ligera variación de la velocidad de la luz para fotones de diferentes energías, es decir, frecuencias. Los objetos distantes que se mueven transversalmente tendrían un rastro visible porque los componentes de frecuencia más alta llegarían antes, mientras que las frecuencias más bajas después. Por ejemplo, la Luna tendría un rastro en forma de arco iris, una supernova distante se vería primero como rayos gamma, luego espectro visible, infrarrojos, frecuencias de radio …

Que yo sepa, esto aún no se ha observado.

No, estás postulando que la masa de un fotón es una variable oculta. No es. La dinámica general de las partículas obedece [matemática] E ^ 2 = p ^ 2c ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2 [/ matemática], y los fotones se comportan precisamente como [matemática] E = pc [/ matemática] así que en cierto sentido hemos medido la masa y es cero.

Si los fotones tuvieran una masa de reposo positiva, no solo no podrían viajar a la velocidad de la luz, sino que también podríamos observar algunos fenómenos electromagnéticos extraños (como la presencia de un campo eléctrico dentro de un conductor hueco sometido a un circuito eléctrico externo). campo). Se han realizado muchos experimentos sobre esto, y se han establecido límites superiores agudos para la masa de fotones (ver Fotón).

Nota al margen: dentro de los superconductores, los fotones tienen una masa de reposo positiva, y este efecto hace que las fuerzas electromagnéticas dentro de un superconductor se desvanezcan rápidamente, produciendo todas sus propiedades.

No, esa no es una buena razón. La masa restante del fotón es cero porque se encuentra experimentalmente que está muy cerca de cero. No hay nada que lo relacione con ninguna medida y todo. Los fotones tienen una velocidad fija de ‘c’ y acumulan impulso y energía a pesar de no tener masa en reposo. Encontramos masa relativista, un término confuso. Por lo tanto, no lo consideraríamos en absoluto. Los fotones tienen menos masa y tienen energía e impulso finitos.

No hemos estado tratando de medir la masa en reposo de un fotón, porque nunca pudimos ralentizarlos lo suficiente. En vidrio, los fotones se mueven más lentamente que la velocidad de la luz. Eso te hace pensar, ¿no? Debería hacerte pensar por qué una velocidad de partículas debería estar influenciada por un dieléctrico (vidrio) que consiste en átomos que están en gran parte vacíos. Hoy en día podemos ralentizar los fotones. Se llama condensado de Bose Einstein. Entonces, ¿pesarlos después de la desaceleración? Demasiado difícil para nuestras capacidades tecnológicas actuales.

No. Han sido medidos para no tener masa en reposo. Todos los fotones viajan a la misma velocidad en el vacío y no se descomponen en otras partículas ‘más ligeras’.