光子真是简单的无质量粒子吗？——光子概念再剖析

作者：汪克林; 曹则贤

来源：物理, 2019, 48(11): 726-732.

• 光子
• 无质量粒子
• 量子化
• 位置算符
• 定域性
• 可计数性

在近代物理文献中,光子常常作为无质量粒子被提及。然而,光子同有质量粒子行为上有本质上的不同,从有质量粒子的物理学简单地令m=0不可能得到任何光子物理。光(子)的能量—动量色散关系,速度之参照框架的(非)依赖(性),自旋与自旋投影等基本物理性质都完全不同于有质量粒子。光子与有质量粒子的玻色—爱因斯坦统计上的差别也不是粒子质量有无的问题。光子概念来自基于实验结果提出的光场之能量量子,光场量子化同有质量粒子能量的量子化采用了完全不同的方案。光场量子化是对不同光场模式直接引入产生和湮灭算符,不同模式的光场之间没有作用,谈论光子的位置没有意义,则光子的计数性——其与定域性有关——也就成了问题。严格考察关于光(子)性质的描述及其背后的物理图像,可作为进一步深入理解光(子)之本性的开始。

• 单位
  中国科学技术大学; 中国科学院物理研究所