¿Qué evidencia sugiere que el fotón tiene masa cero?

El fotón es el cuanto de luz o de otra radiación electromagnética. Es tambien la partícula de intercambio para la fuerza electromagnética. Tiene un momento finito, puede ser desviado por un campo gravitatorio, y puede ejercer una fuerza. Entonces, ¿cómo podemos decir que tiene masa cero?.

Lo primero que debemos establecer es que el término masa está debidamente limitado a lo que a veces se llama "masa en reposo", y al menos Einstein pensó que éste era el único uso apropiado para el término masa. A menudo se usa el término "masa relativista", pero es en el mejor de los casos un término que incluye no sólo la masa sino alguna medida de la energía cinética de una partícula con respecto al marco de medida.

Evidencia de masa cero:

1. La masa distinta de cero implica una "masa relativista" infinita.

La expresión de masa relativista da un cero en el denominador si la velocidad es exactamente c, que por supuesto es para un fotón. Así que un m₀ no nulo en el numerador da una masa infinita.

2. Las mediciones de la fuerza electromagnética implican un rango infinito de la fuerza.

El rango de una fuerza de intercambio depende inversamente de la masa de la partícula de intercambio. La fuerza fuerte nuclear y la fuerza débil tienen rangos muy cortos debido a la masa de las partículas de intercambio. Las fuerzas electromagnéticas y de gravedad son precisamente fuerzas de la ley del inverso del cuadrado con la implicación de un rango infinito. Esto implica una partícula de intercambio de masa cero.

3. La deflexión de la luz es consistente con la curvatura del espacio por la gravedad.

La famosa predicción de Einstein y la verificación experimental de la curvatura de la luz estelar alrededor del Sol parecen demostrar que la luz tiene masa y, por lo tanto, es atraída por la masa gravitatoria del Sol. Pero la relatividad general indica que la presencia de una masa gravitacional dobla el espacio en su vecindad, y la interpretación aceptada de esta observación es que la luz sigue al espacio y por lo tanto sigue la curvatura del espacio cerca del Sol.