光子真是简单的无质量粒子吗？——光子概念再剖析

论文摘要

在近代物理文献中,光子常常作为无质量粒子被提及。然而,光子同有质量粒子行为上有本质上的不同,从有质量粒子的物理学简单地令m=0不可能得到任何光子物理。光(子)的能量—动量色散关系,速度之参照框架的(非)依赖(性),自旋与自旋投影等基本物理性质都完全不同于有质量粒子。光子与有质量粒子的玻色—爱因斯坦统计上的差别也不是粒子质量有无的问题。光子概念来自基于实验结果提出的光场之能量量子,光场量子化同有质量粒子能量的量子化采用了完全不同的方案。光场量子化是对不同光场模式直接引入产生和湮灭算符,不同模式的光场之间没有作用,谈论光子的位置没有意义,则光子的计数性——其与定域性有关——也就成了问题。严格考察关于光(子)性质的描述及其背后的物理图像,可作为进一步深入理解光(子)之本性的开始。

论文目录

• 1 引子
• 2 经典物理中的物质粒子与光场
• 3 电磁场及有质量粒子的量子力学
• 4 光子的可计数性
• 5 有质量粒子与光子的互补性比较
• 6 玻色—爱因斯坦统计与光子的可计数性
• 7 相对论语境中光的特殊性
• 8 结语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 汪克林,曹则贤

关键词: 光子,无质量粒子,量子化,位置算符,定域性,可计数性

来源: 物理 2019年11期

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学技术大学近代物理系,中国科学院物理研究所

分类号: O572.31

页码: 726-732

总页数: 7

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