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光子真是簡單的無質量粒子嗎?--光子概念再剖析

汪克林; 曹則賢 中國科學技術大學近代物理系; 合肥230026; 中國科學院物理研究所; 北京100190
  • 光子
  • 無質量粒子
  • 量子化
  • 位置算符
  • 定域性

摘要:在近代物理文獻中,光子常常作為無質量粒子被提及。然而,光子同有質量粒子行為上有本質上的不同,從有質量粒子的物理學簡單地令m=0不可能得到任何光子物理。光(子)的能量-動量色散關系,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都完全不同于有質量粒子。光子與有質量粒子的玻色-愛因斯坦統計上的差別也不是粒子質量有無的問題。光子概念來自基于實驗結果提出的光場之能量量子,光場量子化同有質量粒子能量的量子化采用了完全不同的方案。光場量子化是對不同光場模式直接引入產生和湮滅算符,不同模式的光場之間沒有作用,談論光子的位置沒有意義,則光子的計數性--其與定域性有關--也就成了問題。嚴格考察關于光(子)性質的描述及其背后的物理圖像,可作為進一步深入理解光(子)之本性的開始。

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