Işığın kütlesi var mıdır?

Merhaba, sorunuzun cevabı için bazı tanımları verelim.

• Kütlenin birden fazla tanımı var fizikte. ancak biz şu tanımla gidelim. Bir parçacığın kütlesinin olması demek onun enerji formunun Higgs Alanı ile etkileşime girmesi (ve bir anlamda yavaşlaması) demek. Buradan kütlenin enerjinin özel bir tezahürü olduğunu çıkarmak mümkün. Mesela elektron kütleli bir parçacık. Zaten kütlesiz olsa ışık hızında giderdi.
• Bu tanım üzerinden gittiğimizde ışığın(parçacık anlamında Foton) kütlesi yok. Neden yok? çünkü Higgs ile etkileşimi yok. Zaten bu yüzden ışık hızında (aslında bu doğru bir tanım değil, Evrensel hız limiti demek lazım) gidiyor.
• Kütle enerjinin özel bir hali ise kütle = 0 ise nasıl enerjisi oluyor diyebiliriz. Basit, biz hep E=mc2 gibi bakıyoruz formüle. Oysa o hareketsiz nesneler için. Formülün hareketli nesneler için hali E=mc2 +p(momenentum).c(ışık hızı). formülde m= 0 olduğuna göre mc2=0 dersek fotonlar için formülümüz E=p.c olur. Bu arada parçacıkların momentumu p=h(plank sabiti)/dalga boyu formülü ile bulunur.
• Dolayısıyla orada durdurulan foton bir kütle değil bir enerji paketi gibi düşünülebilir. Zaten buradaki durdurma ifadesi aslında bir çeşit deneysel tuzaklama. Bizim günlük hayatta kullandığımız kavramları atom altı dünyada farklı düşünmemiz gerekiyor.

Işığın temel birimi olan fotonları üzerinden düşünecek olursak öncelikle fotonlar hakkında bilgi verim:

Foton, fizik biliminde elektromanyetik alanın kuantumu, ışığın temel "birimi" ve tüm elektromanyetik ışınların kalıbı olan ve kuantum alan teorisine göre hareket eden parçacıktır. Foton ayrıca elektromanyetik kuvvet'in kuvvet taşıyıcısıdır. Bu kuvvetin etkileri hem mikroskobik ölçülerde, hem de makroskobik ölçülerde çok rahat bir şekilde gözlemlenebilir. Çünkü foton herhangi bir durağan kütleye sahip değildir ve bu durum uzak mesafelerde etkileşimlere izin vermektedir. Diğer bütün temel parçacıklar gibi foton da kuantum mekaniği ile yönetilir ve dalga parçacık ikiliği gösterir. Bu durum fotonun hem dalga hem de parçacık özelliği gösterdiğini gösterir. Örnek olarak herhangi bir foton bir mercek tarafından kırılıma uğrayabilir veya dalga girişimi özelliği gösterebilirken ayrıca sayısal kütlesi ölçüldüğünde parçacık gibi davranabilir.Fotonun modern kuramı Albert Einstein tarafından açıklanmıştır. Einstein'ın buna ihtiyaç duyma nedeni yaptığı gözlemlerin klasik ışığın dalga modeli ile tam olarak açıklanamamasıdır. Fotonun en bariz özelliklerini şöyle sayabiliriz: Durgun kütlesi sıfırdır; ışık hızıyla gider; etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır; E=h x f, p=h/l ve E=pc bağıntılarına uyar; kütlesi sıfır olduğu halde, diğer parçacıklar gibi kütle çekiminden bile etkilenir.

E : enerji miktarı

: Planck sabiti

f: frekans

Işık dalga özelliklerine de sahiptir. Etkileşimlere parçacık olarak girebilir ancak dalga olarak yayılır. Yani ışığın kütlesi yoktur. Faydalı olduysa ne mutlu bana

Işığın bir kütlesi yoktur, sadece enerjisi vardır. Einstein'nın özel görecelik teorisine göre kütlesi olan bir şey ışık hızına erişemez. Çünkü ışık hızında bu kütlenin sonsuz olması gerekir.^[1] Kütlesi olan şeyler yalnızca ışık hızına yaklaşabilir ama hiç bir şekilde ışık hızına erişemez.

Işığın kütlesi yoktur ancak enerjisi vardır. Einstein'ın kanıtlamaya çalıştığı şey buydu. Newton'un kütle çekim merkezinin yanı sıra böyle bir kütle çekiminin kütlesi olmayan bir fotonu nadıl çektiğini/büktüğünü anlayamamıştır. Bu nedenle de Einstein uzayın büküldüğünü savunur. Güneş gibi büyük cisimler uzayı bükerler. Bununla ilgili örnek bir deney ise çok basit fakat etkili olan çarşaf deneyidir. Bir çarşafı gergin tutup ortasına ağır bir top atıldığında çarşafı büktüğünü ve başka bir topu yanından yuvarladığımızda bu topun, ortadaki topun oluşturduğu yörünge doğrultusunda hareket etmesi beklenir.