Локализация массы системы из двух фотонов
В классической физике масса и энергия считаются разными понятиями, однако в контексте теории относительности они взаимодополняемы. Фотоны, являясь квантами электромагнитного излучения, не обладают массой покоя. Тем не менее, они имеют импульс и могут взаимодействовать с другими объектами, что указывает на наличие кинетической массы.
Когда речь идет о системе из двух фотонов, интересно рассмотреть вопрос их совокупной массы. Система из двух фотонов может иметь ненулевую массу в инвариантном смысле, даже если каждый из фотонов сам по себе безмассовый. Это возможно благодаря взаимодействию фотонов в замкнутой системе, где для определения эквивалентной массы системы используется уравнение:
$$m = \frac{E}{c2}$$
где $m$ — эквивалентная масса системы, $E$ — полная энергия системы фотонов, а $c$ — скорость света в вакууме.
Таким образом, масса системы получается из суммарной энергии, которая является постоянной для всей системы и независимо от внутреннего движения фотонов в системе. Эта энергия может выражаться через импульсы фотонов:
$$E = \sqrt{(p_1 c)2 + (p_2 c)2 + 2 p_1 p_2 c2 (1 - \cos\theta)}$$
где $p_1$ и $p_2$ — импульсы каждого из фотонов, а $\theta$ — угол между направлениями их движения.
Важно отметить, что инвариантная масса фотонной системы определяется их совместной динамикой, включающей взаимодействие в пространстве. Достоинство этого подхода состоит в возможности интерпретации массы как характеристики, присущей не отдельным элементам системы, а системе в целом.
Ключевые понятия: фотоны, инвариантная масса, теория относительности, импульсы.
Категория: Физика
Теги: квантовая физика, фотоны, релятивистская механика