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光子真是簡(jiǎn)單的無(wú)質(zhì)量粒子嗎?--光子概念再剖析

汪克林; 曹則賢 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)近代物理系; 合肥230026; 中國(guó)科學(xué)院物理研究所; 北京100190
  • 光子
  • 無(wú)質(zhì)量粒子
  • 量子化
  • 位置算符
  • 定域性

摘要:在近代物理文獻(xiàn)中,光子常常作為無(wú)質(zhì)量粒子被提及。然而,光子同有質(zhì)量粒子行為上有本質(zhì)上的不同,從有質(zhì)量粒子的物理學(xué)簡(jiǎn)單地令m=0不可能得到任何光子物理。光(子)的能量-動(dòng)量色散關(guān)系,速度之參照框架的(非)依賴(性),自旋與自旋投影等基本物理性質(zhì)都完全不同于有質(zhì)量粒子。光子與有質(zhì)量粒子的玻色-愛(ài)因斯坦統(tǒng)計(jì)上的差別也不是粒子質(zhì)量有無(wú)的問(wèn)題。光子概念來(lái)自基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出的光場(chǎng)之能量量子,光場(chǎng)量子化同有質(zhì)量粒子能量的量子化采用了完全不同的方案。光場(chǎng)量子化是對(duì)不同光場(chǎng)模式直接引入產(chǎn)生和湮滅算符,不同模式的光場(chǎng)之間沒(méi)有作用,談?wù)摴庾拥奈恢脹](méi)有意義,則光子的計(jì)數(shù)性--其與定域性有關(guān)--也就成了問(wèn)題。嚴(yán)格考察關(guān)于光(子)性質(zhì)的描述及其背后的物理圖像,可作為進(jìn)一步深入理解光(子)之本性的開始。

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