- ФОТОН
- ФОТОН
-
(g) (от греч. phos, род. падеж photos — свет), элем. ч-ца, квант эл.-магн. излучения (в узком смысле—света). Масса покоя Ф. mg равна нулю (из опытных данных следует, что mg<4•10-21 me, где mе—масса эл-на), и поэтому его скорость равна скорости света. Спин Ф. равен 1 (в ед. ћ), и, следовательно, Ф. относится к бозонам. Ч-ца со спином J и ненулевой массой покоя, согласно квант. механике, имеет 2J+1 спиновых состояний, различающихся проекцией спина но поскольку тg =0, Ф. может находиться только в двух спиновых состояниях с проекциями спина на направление движения (спиральностью) ±1; этому св-ву в классич. электродинамике соответствует поперечность эл.-магн. волны.Т. к. не существует системы отсчёта, в к-рой Ф. покоится, ему нельзя приписать определённой внутр. чётности. По электрич. и магн. мультипольностям системы зарядов (2l-поля; (см. МУЛЬТИПОЛЬ), излучившей данный Ф., различают состояния Ф. электрич. и магн. типа; чётность электрич. мультипольного Ф. равна (-1)l, магнитного (-1)l+1. Ф.— истинно нейтральная частица и поэтому обладает определённой зарядовой чётностью С (С= -1). Кроме эл.-магн. вз-ствия, Ф. участвует в гравитац. вз-ствии.Представление о Ф. возникло в ходе развития квант. теории и теории относительности (термин «Ф.» был введён амер. физико-химиком Г. Н. Льюисом в 1929). В 1900 нем. физик М. Планк получил ф-лу для спектра теплового излучения абс. чёрного тела (см. ПЛАНКА ЗАКОН ИЗЛУЧЕНИЯ), исходя из предположения, что излучение эл.-магн. волн происходит определёнными порциями — «квантами», энергия к-рых может принимать лишь дискретный ряд значений, кратных неделимой порции — кванту ћw, где w — частота эл.-магн. волны. Развивая идею Планка, А. Эйнштейн ввёл гипотезу световых квантов, согласно к-рой эл.-магн. излучение само состоит из таких квантов, и на её основе объяснил ряд закономерностей фотоэффекта, люминесценции, фотохим. реакций. Построенная Эйнштейном спец. теория относительности (1905) создала предпосылки для того, чтобы считать эл.-магн. излучение одной из форм материи, а световые кванты — реальными элем. ч-цами. В опытах амер. физика А. Комптона по рассеянию рентг. лучей было установлено, что кванты излучения подчиняются тем же кинематич. законам, что и ч-цы в-ва, в частности квант излучения с частотой со обладает также и импульсом ћw/c (см. КОМПТОНА ЭФФЕКТ).К сер. 30-х гг. в результате развития квант. механики стало ясно, что ни наличие волн. св-в, проявляющихся в волн. св-вах света, ни способность исчезать или рождаться в актах поглощения и испускания не выделяют Ф. среди др. элем. ч-ц.Оказалось, что всем ч-цам в-ва, напр. эл-нам, присущи не только корпускулярные, но и волн. св-ва (см. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ, ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ), и была установлена возможность взаимопревращения элем. ч-ц. Напр., в электростатич. поле ат. ядра Ф. с энергией >1 МэВ (Ф. с энергией >100 кэВ обычно наз. g-квантами) может превратиться в эл-н и позитрон (процесс рождения пары), а при столкновении эл-на и позитрона может произойти их аннигиляция в два (или три) g-кванта (аннигиляция пары).Квант. теорией вз-ствия Ф. с заряж. лептонами с учётом их возможных взаимопревращении явл. квантовая электродинамика. Вз-ствие Ф. с адронами и ат. ядрами описывается с помощью разл. теор. моделей, напр. модели векторной доминантности, модели партонов и др. (см. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ). В 60-х гг. была создана единая теория эл.-магн. и слабого вз-ствий, в которой Ф. выступает вместе с тремя «переносчиками» слабого вз-ствия — промежуточными векторными бозонами (см. СЛАБОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ).
Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1983.
- ФОТОН
-
(g) (от греч. phos, род. падеж photos - свет) - элементарная частица, квант эл.-магн. поля. Масса покоя Ф. mg равна нулю (эксперим. ограничение mg<5.10-60 г), и поэтому его скорость равна скорости света. Спин Ф. равен 1 (в единицах h), и, следовательно, Ф. относится к бозонам. Частица со спином J и ненулевой массой покоя, согласно квантовой механике, имеет 2J+1 спиновых состояний, различающихся проекцией спина, но, поскольку mg=0 , Ф. может находиться только в двух спиновых состояниях с проекциями спина на направление движения ( спиралъностью) +1; этому свойству в классич. электродинамике соответствует поперечность эл.-магн. волны.
Т. к. не существует системы отсчёта, в к-рой Ф. покоится, ему нельзя приписать определ. внутренней чётности. По электрич. и магн. мультипольностям системы зарядов (2l -поля; см. Мультипольнoе излучение), излучившей данный Ф., различают состояния Ф. электрич. и магн. типа; чётность электрич. мультипольного Ф. равна (-1)l, магнитного- (- 1)l+1. Ф.- истинно нейтральная частица и поэтому обладает определ. зарядовой чётностью С( С= -1). Кроме электромагнитного взаимодействия Ф. участвует в -гравитационном взаимодействии.
Представление о Ф. возникло в ходе развития квантовой теории и теории относительности [термин "Ф." был введён Г. <Льюисом (G.Lewis) в 1929]. В 1900 М. Планк (М. Planck) получил ф-лу для спектра теплового излучения абсолютно чёрного тела (см. Планка закон излучения), исходя из предположения, что излучение эл.-магн. волн происходит определ. порциями - "квантами", энергия к-рых может принимать лишь дискретный ряд значений, кратных неделимой порции - кванту
, где w-частота эл.-магн. волны. Развивая идею Планка, А. Эйнштейн ввёл гипотезу световых квантов, согласно к-рой эл.-магн. излучение само состоит из таких квантов, и на её основе объяснил ряд закономерностей фотоэффекта, люминесценции, фотохим. реакций. Построенная Эйнштейном спец. теория относительности (1905) создала предпосылки для того, чтобы считать эл.-магн. излучение одной из форм материи, а световые кванты - реальными элементарными частицами. В опытах А. Комптона (A. Compton) по рассеянию рентг. лучей было установлено, что кванты излучения подчиняются тем же кинематич. законам, что и частицы вещества, в частности квант излучения с частотой со обладает также и импульсом 
(см. Комптона эффект).
В результате развития квантовой механики стало ясно, что ни наличие волновых свойств, проявляющихся в волновых свойствах света, ни способность исчезать или рождаться в актах поглощения и испускания не выделяют Ф. среди др. элементарных частиц. Оказалось, что всем частицам вещества, напр. электронам, присущи не только корпускулярные, но и волновые свойства, и была установлена возможность взаимопревращения элементарных частиц. Так, в эл.-статич. поле атомного ядра Ф. с энергией > 1 МэВ может превратиться в электрон и позитрон (процесс рождения пар), а при столкновении электрона и позитрона может произойти их аннигиляция в два (или три) g-кванта.
Квантовой теорией взаимодействия Ф. с заряж. лептона-ми с учётом их возможных взаимопревращений является квантовая электродинамика. Взаимодействие Ф. с адронами и атомными ядрами описывается с помощью разл. теорегич. моделей: векторной доминантности, модели партонов и др. В 60-х гг. была создана теория электрослабого взаимодействия - единая теория эл.-магн. и слабого взаимодействий, в к-рой Ф. выступает вместе с гремя гипотетич. "переносчиками" слабого взаимодействия - промежуточными векторными бозонами. В теориях, объединяющих разл. фундам. взаимодействия на основе суперсимметрии, Ф. имеет своего гипотетич. суперпартнёра - фотино.
Лит. см. при статьях Электромагнитное взаимодействие, Электрослабое взаимодействие. Э. А. Тагиров.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
