電磁相互作用に対応するゲージ粒子で、素粒子の一つ。「フォトン」。
スピン量子数1のボース粒子であり、ボース・アインシュタイン統計に従う。パウリの排他原理は適用されない。
- 電荷: 0 (中性)
- スピン: 1
- 質量: 0 (無質量)
- 平均寿命: ∞
- 作用範囲: ∞
光子は無質量であるため、何かに吸収などされない限り働き続ける。従って寿命ならびに力の作用範囲は∞である。
光子は、素粒子の一つであるが、単純な粒子ではない。光子は、「波の性質を持ちながら、しかし最小の塊からなって一つ二つと数えられる」という特徴を持った存在である。
この「波と粒子の二面性」という考え方の誕生が、量子論の幕開けとなった。
光子は、アルベルト・アインシュタインによって理論的に提唱された。
まずマックス・プランクが、黒体放射のエネルギーの観測結果から光のエネルギーはある単位の整数倍しか取ることができない、とするプランクの法則を見いだした。この量子論の法則から、波である電磁波の粒子的側面を説明するためにアルベルト・アインシュタインが導入したのが光子である。
電磁相互作用は、電荷を持つ者同士が行なう光子(または電磁波ともいう)の交換が源となる。
電荷の符号が逆の場合、光子の交換を行なったほうが全体のエネルギーが小さくなる。お互いが近付けば更に頻繁に交換を行なうようになる。これが引力である。逆に同じ電荷同士の場合、光子の交換を行なわないほうがエネルギーが小さくなる。これが斥力である。
光子の持つエネルギーは、E=hν(h=プランク定数、ν=振動数)であり、振動数に比例する。
振動数が大きいほど波長が短いため、波長が短いほど光子のエネルギーは高いことになる。
光子の反粒子は、光子と同一である。
用語の所属
ゲージ粒子
関連する用語
電磁相互作用
量子論
エネルギー
γ線
ルクソン
