Müssten Photonen nicht nach E=mc² Masse haben?

Nach der meiner Ansicht nach sinnvollsten Definition von Masse haben Photonen tatsächlich keine Masse, aber Energie. Die Formel E=mc² gibt nach dieser Massendefinition die Energie an, die notwendig ist, um ein Teilchen der Masse m zu erzeugen. Für ein Photon gibt es solch eine minimale Erzeugungsenergie nicht. Man kann Photonen mit beliebig geringer Gesamtenergie erzeugen. Photonen sind immer gleich schnell (Sie bewegen sich mit Lichtgeschwindigkeit), ihr Impuls hängt aber von ihrer Energie ab.

In der speziellen Relativitätstheorie wird häufig eine weitere Masse, die bewegte Masse, eingeführt. Diese Masse wird so definiert, dass der Impuls weiterhin durch p=mv, also als Produkt von Masse und Geschwindigkeit, definiert ist. Diese relativistische Masse nimmt mit der kinetischen Energie zu und ist über die Formel E=mc² mit der Gesamtenergie gekoppelt. Damit ist die relativistische Masse aber eigentlich nur eine andere Maßeinheit für Energie. Ich halte diese Definition deshalb nicht für besonders hilfreich. Oft werden jedoch Formeln in der speziellen Relativitätstheorie einfacher, wenn man diese Definition verwendet.

Auf meinen Seiten ist mit Masse stets die erst genannte Definition - die sogenannte Ruhemasse - gemeint. Das ist die Masse, die ein unbewegtes Teilchen hat. Diese ist eine spezifische Eigenschaft der Elementarteilchen. Teilchen ohne Ruhemasse (wie das Photon) können nicht in Ruhe vorkommen und bewegen sich immer mit Lichtgeschwindigkeit.

 

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Letzte Änderung: 07.05.2003