A afirmação de que os fótons têm massa de repouso zero é um princípio fundamental na física, derivado de observações teóricas e experimentais. Aqui está um colapso do porquê:
Base teórica: *
Relatividade especial: A teoria da relatividade especial de Einstein estabelece uma conexão profunda entre energia (e), momento (p) e massa (m) através da famosa equação E² =(mc²) ² + (PC) ².
*
Equivalência em energia de massa: Esta equação implica que massa e energia são intercambiáveis. Um objeto maciço em repouso tem energia apenas devido à sua massa (e =mc²). No entanto, um objeto sem massa (como um fóton) ainda pode possuir energia, mas essa energia vem inteiramente de seu momento.
*
Momentum de fóton: Os fótons têm impulso (p =h/λ, onde h é constante de Planck e λ é o comprimento de onda). Esse impulso, juntamente com a equivalência de energia em massa, sugere que os fótons, embora sem massa, carregam energia.
Evidência experimental: *
Velocidade da luz: Os fótons sempre viajam na velocidade da luz (c) no vácuo. Se eles tivessem massa descanso, exigiriam uma quantidade infinita de energia para atingir essa velocidade, violando o princípio da conservação de energia.
*
Experimentos de física de partículas: Experimentos na física de partículas, como os conduzidos no CERN, mostraram consistentemente que os fótons não exibem o comportamento de partículas maciças. Por exemplo, eles podem ser produzidos e aniquilados sem nenhuma violação de energia em massa.
Nota importante: *
Massa eficaz: Embora os fótons tenham zero massa de descanso, eles podem exibir uma "massa eficaz" em certas interações. Por exemplo, em um meio denso como água, os fótons interagem com o meio e podem parecer ter uma massa efetiva mais alta, resultando em uma velocidade mais baixa. Esta não é uma massa de repouso verdadeira, mas um efeito da interação com o meio.
Em conclusão, os fótons são considerados sem massa com base em fundações teóricas e observações experimentais. Sua energia é derivada exclusivamente de seu impulso, e eles sempre viajam na velocidade da luz, apoiando ainda mais esse conceito.
