Τα φωτόνια έχουν μάζα και αν όχι τότε πώς επηρεάζεται από τη βαρύτητα γιατί επιβραδύνεται όταν περνάει μέσα από ένα μέσο αμέσως επιταχύνει πίσω στην ταχύτητα φωτός;
1. Φωτόνια και μάζα:
* Μάζα ανάπαυσης: Τα φωτόνια δεν έχουν μάζα ανάπαυσης. Αυτό σημαίνει ότι δεν έχουν μάζα όταν βρίσκονται σε κατάσταση ηρεμίας, κάτι που δεν είναι ποτέ επειδή ταξιδεύουν πάντα με την ταχύτητα του φωτός.
* Σχετικιστική μάζα: Σε μερικά παλαιότερα κείμενα φυσικής, μπορεί να δείτε την έννοια της "σχετικιστικής μάζας", η οποία αυξάνεται με ταχύτητα. Ωστόσο, η σύγχρονη φυσική ευνοεί την ιδέα ότι η μάζα είναι μια εγγενή ιδιότητα ενός αντικειμένου και δεν αλλάζει. Έτσι, ενώ τα φωτόνια έχουν ενέργεια και ορμή, δεν έχουν μάζα με την παραδοσιακή έννοια.
2. Πώς η βαρύτητα επηρεάζει τα φωτόνια:
* καμπυλότητα του χωροχρόνου: Η βαρύτητα, σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, δεν είναι μια δύναμη αλλά μια καμπυλότητα του χωροχρόνου. Τα μαζικά αντικείμενα στρεβλώνουν τον ιστό του χωροχρόνου γύρω τους.
* Τρότες φωτονίων: Τα φωτόνια, αν και χωρίς μάζα, εξακολουθούν να ταξιδεύουν κατά μήκος των καμπυλών μονοπατιών του χωροχρόνου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το φως στρέφεται γύρω από μαζικά αντικείμενα όπως τα αστέρια και οι γαλαξίες, ένα φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικό φακό.
* redshift: Καθώς τα φωτόνια ταξιδεύουν σε ένα βαρυτικό πεδίο, χάνουν ενέργεια και τα μήκη κύματος τους αυξάνονται (redshift). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι είναι ουσιαστικά "αναρρίχηση" από το βαρυτικό πηγάδι, χάνοντας ενέργεια στη διαδικασία.
3. Φωτόνια σε ένα μέσο:
* αλληλεπίδραση με άτομα: Όταν ένα φωτόνιο εισέρχεται σε ένα μέσο όπως το γυαλί ή το νερό, αλληλεπιδρά με τα άτομα στο υλικό. Αυτή η αλληλεπίδραση προκαλεί την απορρόφηση και την εκ νέου εκπομπή του φωτονίου από τα άτομα.
* πιο αργή ταχύτητα: Αυτή η διαδικασία απορρόφησης και επανεξέτασης απαιτεί χρόνο, η οποία αποτελεσματικά επιβραδύνει τη συνολική ταχύτητα του φωτονίου μέσω του μέσου. Το φως φαίνεται να ταξιδεύει πιο αργά, αλλά είναι στην πραγματικότητα η αλληλεπίδραση με τα άτομα που προκαλούν την καθυστέρηση.
* Επιστροφή στην ταχύτητα φωτός: Μόλις το φωτόνιο βγαίνει από το μέσο, δεν αλληλεπιδρά με άτομα και ταξιδεύει ξανά με την ταχύτητα του φωτός.
Βασικά σημεία που πρέπει να θυμάστε:
* Τα φωτόνια είναι χωρίς μάζα, αλλά έχουν ενέργεια και ορμή.
* Η βαρύτητα επηρεάζει τα φωτόνια κάνοντας τα μονοπάτια τους και προκαλώντας τους σε κόκκινη μετατόπιση.
* Τα φωτόνια επιβραδύνουν σε ένα μέσο λόγω αλληλεπιδράσεων με άτομα, αλλά ανακτώνται την ταχύτητά τους μόλις βγουν από το μέσο.
Επιτρέψτε μου να ξέρω αν έχετε περισσότερες ερωτήσεις!
