Согласно измерениям пульсирующих звезд, разбросанных по Млечному Пути, и загадочным радиосигналам из других галактик, частица света, называемая фотоном, не может быть тяжелее 9,52 × 10 -46 кг. К такому выводу пришла команда из Сычуаньского университета науки и техники, Китайской академии наук и Нанкинского университета, пишет ScienceAlert.
Это крошечный предел, но открытие того, что свет вообще имеет массу, существенно повлияет на то, как мы интерпретируем Вселенную вокруг нас, а также на наше понимание физики в целом.
Фотоны, как правило, описываются как безмассовые частицы. Эти дискретные количества энергии проносятся через пространство-время с постоянной скоростью. Они не способны ускоряться или замедляться в вакууме. Постоянная скорость подразумевает отсутствие массы, и нет никаких доказательств обратного.
Ненулевая масса будет иметь глубокие последствия. Это противоречило бы специальной теории относительности Эйнштейна и электромагнитной теории Максвелла, а еще, вероятно, привело бы к новой физике и, возможно, ответило бы на некоторые вопросы об устройстве Вселенной.
Если бы фотон действительно обладал массой, она была бы чрезвычайно мала, чтобы не оказать существенного влияния на то, как появилась Вселенная. У ученых пока еще нет инструментов для ее точного измерения. Но они смогли провести косвенные измерения, которые позволили установить верхний предел гипотетической массы.
В рамках исследования китайские специалисты проанализировали данные, собранные с помощью системы синхронизации пульсаров Паркса, и сведения о быстрых радиовсплесках от ряда других источников. Свойство, которое ученые исследователи, известно как мера дисперсии — одно из ключевых свойств пульсаров и быстрых радиовсплесков. Это относится к тому, насколько сильно импульсный луч радиосвета рассеивается свободными электронами между нами и источником света.
Если фотоны имеют массу, на их распространение через невакуумное пространство, наполненной плазмой, будет влиять как масса, так и свободные электроны в плазме. Это привело бы к задержке, пропорциональной массе фотона.
Массив синхронизации пульсаров ищет задержки во времени импульсов пульсаров относительно друг друга. Эффекты дисперсии могут быть сведены к минимуму, особенно в сверхширокой полосе пропускания, что позволяет исследователям рассчитать, какую задержку может внести гипотетическая масса фотона. Между тем, дедисперсия сигналов быстрых радиовсплесков также может выявить задержку, пропорциональную массе фотона.
Тщательно изучив данные, команда смогла определить верхний предел в 9,52 × 10 -46 кг. «Впервые, — пишут авторы исследования, — было учтено и рассчитано взаимодействие между фотоном ненулевой массы и плазменной средой при распространении фотона через плазменную среду».
Ранее превращение атомов в квантовые волны впервые удалось снять на камеру.
