Безмассовые частицы

Эта статья или раздел нуждается в переработке. Пожалуйста, улучшите статью в соответствии с правилами написания статей.

Безмассовые частицы (люксо́ны) — частицы, масса покоя которых равна нулю. Любая безмассовая частица может двигаться только со скоростью света. Такая частица не может находиться в состоянии покоя: она может родиться (быть излучена), двигаться со скоростью света, затем уничтожиться (поглотиться). Безмассовая частица обладает энергией, которая вычисляется по формуле $\ E=pc,$ где p — импульс частицы, а c — скорость света. Термин «безмассовая» не вполне точно отражает природу такой частицы: она имеет массу $m = \frac{E}{c^2} = \frac{p}{c}$, которая не связана с её нулевой массой покоя.

Сказанное о невозможности для безмассовой частицы двигаться с иной скоростью, чем скорость света, не относится к виртуальным частицам. Последние могут находиться «вне светового конуса», даже будучи безмассовыми. Впрочем, они не могут быть непосредственно наблюдаемы в таком же качестве, как наблюдаются реальные частицы, в частности, виртуальные частицы не могут использоваться для передачи сигналов быстрее света. Само их существование можно скорее характеризовать как проявляющееся лишь косвенно в виде эффектов, предсказываемых теорией, использующей их в расчетах.

Известные безмассовые частицы

• Фотоны. Единственная вполне достоверно существующая безмассовая частица. Экспериментально подтверждены и ее существование, и безмассовость, к тому же весьма сильно аргументированные теоретически. Впрочем, со стороны эксперимента и наблюдений можно, конечно же, говорить только об ограничении сверху на массу.
• Глюоны. Если глюоны существуют, то они являются безмассовыми, но до сих пор их существование может находиться под некоторым сомнением, так как есть некоторые (не слишком большие) сомнения в теории, где они теоретически вводятся — квантовой хромодинамике, а в свободном виде глюоны не наблюдаются (судя по всему, так и должно быть в полном соответствии с теорией, но математически последнее не доказано).
• Гравитоны. Если гравитоны существуют, то они точно являются безмассовыми частицами, точнее — их масса должна быть по крайней мере весьма мала — это следует из закона всемирного тяготения. Но вопрос об их существовании остаётся открытым в том смысле, что они не были экспериментально обнаружены и вряд ли будут обнаружены в обозримом будущем как индивидуальные частицы. Более того, гравитационные волны, являющиеся (теоретически) первым реально наблюдаемым проявлением невиртуальных гравитонов, были практически открыты совсем недавно, притом косвенно.

Долгое время считалось, что нулевой массой покоя обладают нейтрино. Однако в настоящее время многочисленные осцилляционные эксперименты с солнечными, атмосферными, реакторными и ускорительными нейтрино надёжно продемонстрировали наличие у них малой, но ненулевой массы покоя.

Ссылки

1. http://nuclphys.sinp.msu.ru - Ядерная физика в Интернете.