Hét vraag- en antwoordplatform van Nederland

Als een foton geen massa heeft, valt het dan nog onder de definitie van materie?

2.6K
SimonV
een jaar geleden
Nee. Zie:
https://profoundphysics.com/why-do-photons-have-no-mass-simple-proof/
Cryofiel
een jaar geleden
Een foton heeft wel degelijk massa.

Geen rustmassa, maar er is meer massa dan alleen de rustmassa.
Thecis
een jaar geleden
@cryofiel
Kan je deze uitleggen?
SimonV
een jaar geleden
Wat ik begrijp: een foton heeft energie, wat gelijk is aan massa, en interageert daarom via zwaartekracht met al het andere.
https://van.physics.illinois.edu/ask/listing/19800
Cryofiel
een jaar geleden
@Thecis, wat @SimonV zegt.

Elk deeltje heeft een rustmassa (die eventueel nul kan zijn, zoals bij fotonen). Daarnaast heeft elk deeltje een energie (die eventueel nul kan zijn). Die energie is ook een vorm van massa, via de formule van Einstein: m=E/c².

De totale massa van een deeltje is dus gelijk aan de rustmassa plus de energie (uitgedrukt in massa).
Thecis
een jaar geleden
Een foton heeft geen massa. Het feit dat massa en energie uitwisselbaar is, wil niet zeggen dat een foton massa heeft. Het kan wel spontaan 2 deeltjes vormen die elkaar weer annihilated, maar ook dat wil nog steeds niet zeggen dat een foton massa heeft. Hier worden 2 begrijpen door elkaar gehaald. Daar bestaat zwaartekracht eigenlijk niet. Het is de ruimtetijd die onder invloed van massa vervormt. Fotonen volgen een rechte lijn door de ruimtetijd heen (en als ruimtetijd verbogen is, is het dus geen rechte lijn meer wat gevolgd wordt) waardoor het lijkt dat fotonen zwaartekracht ondervinden. Dat is wat er daadwerkelijk gebeurd (en dan nog steeds zeer versimpeld uitgelegd).
Cryofiel
een jaar geleden
Wat die annihilatie ermee te maken heeft, begrijp ik niet. Die toont alleen maar aan dat massa en energie equivalent zijn: een elektron en een positron kunnen hun rustmassa plus hun energie omzetten in twee fotonen zonder rustmassa maar met des te meer energie; en andersom.

Ook de beschrijving van zwaartekracht als een kromming van de ruimtetijd staat hier los van. Ook elektronen en giraffes volgen een rechte lijn door de gekromde ruimtetijd.
Thecis
een jaar geleden
Annihilatie geeft een praktijkvoobeeld van het feit dat massa en energie uitwisselbaar zijn. Het geeft niet aan dat energie en massa hetzelfde is. De zwaartekracht haal ik aan omdat SimonV aangeeft dat het onderhevig is aan zwaartekracht. Daarmee suggereert het dat fotonen wel massa moeten hebben omdat iets massaloos niet aangetrokken wordt door iets met zwaartekracht. Daarom ga ik er op in. Nogmaals, ook al komt er massa uit iets met energie (en andersom) wil alleen maar zeggen dat massa en energie uitwisselbaar zijn. Niet dat het hetzelfde is en dat fotonen dus massa moeten hebben.
Cryofiel
een jaar geleden
Energie en massa gedragen zich in alle opzichten hetzelfde.

"If it looks like a duck, it walks like a duck, it quacks like a duck... then most probably it IS a duck."
Thecis
een jaar geleden
Helaas, massa en energie gedragen zich niet helemaal hetzelfde. Hoeveel voorbeelden wil je dat ik noem waarin massa en energie zich anders gedragen? Een voorbeeld. Massa zal zich nooit met de lichtsnelheid kunnen voort bewegen. Fotonen kunnen zich uitsluitend met de lichtsnelheid voort bewegen.
Ander voorbeeld. Massa degradeert. Fotonen niet.
Cryofiel
een jaar geleden
https://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/photon_mass.html
Thecis
een jaar geleden
Hartelijk dank voor de link.
Vanuit dit artikel wordt gesteld:
- dat E=mc2 eigenlijk geschreven moet worden met behoud van impuls. De m-sectie valt weg.
- Ik heb al lang aangegeven dat behoud van impuls van toepassing is. Impuls kan je dus ook zonder massa berekenen...
- er wordt gesteld dat als iets stilstaat dat de factor c2p2 wegvalt. Een foton kan niet stilstaan, daardoor valt de m2c2 factor weg.
Nogmaals, het feit dat je met bepaalde zaken kan rekenen, wil nog niet zeggen dat een foton daadwerkelijk massa heeft (het heeft zeker wel energie).
Overigens is dit 1 van de weinige artikelen die ik zelf ook kon vinden (met een snelle Google search) waarin men toch de aanname maakt van een rustmassa van een foton (maar ja, een foton staat niet stil). Vele andere bronnen geven ook aan dat massa en energie uitwisselbaar zijn (en absoluut dus heel dicht tegen elkaar aan liggen), maar niet hetzelfde zijn. Wellicht dat ik in het artikel iets over het hoofd zie.

Heb je meer informatie nodig om de vraag te beantwoorden? Reageer dan hier.

Antwoorden (2)

Volgens de natuurkunde bestaat materie in "microscopische" zin uit fermionen. Dat zijn deeltjes die gekenmerkt worden door een halftallige spin, zoals elektronen, muonen, protonen en neutronen. Elementaire bosonen, die de kracht overbrengende deeltjes zijn, zoals het foton en het gluon, zijn dus geen materie, hoewel ze wel energie bezitten en soms ook massa.
(Lees meer...)
een jaar geleden
Thecis
een jaar geleden
Wanneer bevatten fotonen dan massa?
Hansjeez
een jaar geleden
kijk eens hier: https://nl.wikipedia.org/wiki/Foton
Cryofiel
een jaar geleden
Fotonen hebben energie. Aangezien energie en massa twee uitingen van hetzelfde zijn, betekent het hebben van energie automatisch dat ze massa hebben.
Thecis
een jaar geleden
Nee, het wil zeggen dat het uitwisselbaar is. Wat je ook niet wanneer een foton in 2 deeltjes (gewoon en anti) uit elkaar valt of wanneer 2 deeltjes (gewoon en anti) elkaar annihileren en een foton vormen. @Hansjeez
Naar welke sectie verwijs je? Geen rustmassa? Dat klopt.
Dat ze zwaartekracht volgen? Klopt niet, maar is wel de simpele uitleg. Fotonen hebben geen massa. Wel energie (kan je daardoor omrekenen naar golflengte en vice versa), maar geen massa.
Cryofiel
een jaar geleden
Fotonen hebben energie. Energie en massa zijn equivalent. Dat ze energie hebben, impliceert dus automatisch dat ze massa hebben.

Inderdaad, geen rustmassa. Maar er is meer massa dan rustmassa.

De massa die het equivalent is van energie, is op geen enkele manier te onderscheiden van rustmassa.

Ook een elementair deeltje dat wel rustmassa heeft, wordt zwaarder en groter als het meer energie krijgt. Ook daaruit blijkt dat energie equivalent is aan massa.

Het feit dat fotonen de zwaartekracht volgen, is daar ook al het gevolg van. Dat we zwaartekracht inmiddels beschrijven als een kromming van de ruimtetijd, en niet als een "pure kracht", doet daar niets aan af.
Thecis
een jaar geleden
De kromming heeft te maken met het feit dat gezegd wordt dat fotonen zwaartekracht ondervinden. Daarom ga ik er op in. Nogmaals, het feit dat er een relatie is tussen massa en energie (en dat je het heel simpel kan berekenen) wil niet zeggen dat fotonen daardoor massa hebben omdat ze energie hebben.
Lees dit ook eens door:
https://www.desy.de/user/projects/Physics/Relativity/SR/light_mass.html#:~:text=Light%20is%20composed%20of%20photons,experiment%20to%20within%20strict%20limits. Kijk ook eens hier:
https://en.wikipedia.org/wiki/Photon
Er staat letterlijk: "Photons are massless" met bronverwijzing. De elementaire deeltjes waar je over spreekt worden inderdaad zwaarder als ze harder gaan. Maar ze zullen nooit de lichtsnelheid bereiken. Fotonen reizen alleen maar met de lichtsnelheid (want we spreken hier met alles over beweging in een perfect vacuum). En je kan alleen maar met c reizen als je geen massa hebt. Fotonen zijn massaloos
Cryofiel
een jaar geleden
Yep, photons are massless - ze hebben geen rustmassa.

Ze hebben wel energie. Energie gedraagt zich in alle interactie-opzichten als massa.

Een fotonenstroom is dus ook een massastroom. De fotonenbron verliest massa, als de fotonen aan het einde van hun reis worden opgenomen door een voorwerp, neemt de massa van dat voorwerp toe.

Een zwart gat zal zwaarder worden als het alleen maar fotonen opneemt.

Fotonen hebben een impuls. Net als deeltjes-met-rustmassa een impuls hebben (zodra ze in beweging zijn). Een voorwerp dat fotonen uitzendt zal dus een terugslag ondervinden, een voorwerp dat fotonen opneemt zal tevens de bijbehorende impuls opnemen.

Kortom, allemaal aanwijzingen dat fotonen massadragers zijn.
Thecis
een jaar geleden
Je doet een aanname (dat massa en energie zich in alle opzichten gelijk gedragen) en vormt daaruit de conclusie dat een fotonenstroom dus ook een massastroom is. Dit is niet correct. Nogmaals, energie en massa zijn uitwisselbaar en niet direct hetzelfde. Wanneer een foton opgenomen wordt, wordt dit meestal door een elektron opgenomen die daardoor in een hoger energetische baan gaat zitten. Het elektron is inderdaad een massadrager en zorgt inderdaad voor een hogere massa. De energie is omgezet in massa. Het foton hoeft daarvoor dus geen massa te hebben. We weten nog steeds niet goed hoe een zwart gat werkt. Fotonen kunnen inderdaad opgenomen worden en de waarnemingshorizon zal daardoor verschuiven (anders gezegd, de anamolie gaat een grotere invloedsfeer hebben). Wat betreft impuls, klopt. Er is een wet van behoud van impuls die ook voor fotonen geldt. En ja, je kan rekenen met een massa van fotonen. Maar dat wil nog steeds niet zeggen dat ze massa hebben.
Thecis
een jaar geleden
Je kan ook rekenen met illusionaire getallen en daarmee echte uitkomsten krijgen. Maar dat wil nog steeds niet zeggen dat illusionaire getallen bestaan. Maar het is wel een geweldig hulpmiddel. Fotonen hebben geen massa. Als ze dat wel hadden, hadden fotonen nooit met c kunnen reizen.
Echter massa en energie zijn wel (op dat niveau vrijwel continu) uitwisselbaar. Maar het feit dat het uitwisselbaar is, wil nog niet zeggen dat het dus hetzelfde is. En ook dat massa en energie zich vrijwel hetzelfde gedraagt, wil ook nog steeds niet zeggen dat het dus gelijk is. oh, toevoeging voor die opgenomen fotonen. Wanneer een foton opgenomen wordt en een elektron in een hogere energiebaan zit, wordt die energie ook weer afgestaan. Talloze manier natuurlijk waarop dat kan, maar die energie wordt ook weer afgestaan.
Cryofiel
een jaar geleden
https://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/photon_mass.html
Thecis
een jaar geleden
Hartelijk dank voor de link.
Vanuit dit artikel wordt gesteld:
- dat E=mc2 eigenlijk geschreven moet worden met behoud van impuls. De m-sectie valt weg.
- Ik heb al lang aangegeven dat behoud van impuls van toepassing is. Impuls kan je dus ook zonder massa berekenen...
- er wordt gesteld dat als iets stilstaat dat de factor c2p2 wegvalt. Een foton kan niet stilstaan, daardoor valt de m2c2 factor weg.
Nogmaals, het feit dat je met bepaalde zaken kan rekenen, wil nog niet zeggen dat een foton daadwerkelijk massa heeft (het heeft zeker wel energie).
Overigens is dit 1 van de weinige artikelen die ik zelf ook kon vinden (met een snelle Google search) waarin men toch de aanname maakt van een rustmassa van een foton (maar ja, een foton staat niet stil). Vele andere bronnen geven ook aan dat massa en energie uitwisselbaar zijn (en absoluut dus heel dicht tegen elkaar aan liggen), maar niet hetzelfde zijn. Wellicht dat ik in het artikel iets over het hoofd zie.
Het korte antwoord: Fotonen hebben geen massa, het is puur energie.

Echter, massa en energie kan wel uitgewisseld worden. E=mc2 geeft dit verband aan (waarbij je eigenlijk ook nog wel behoud van impuls moet toepassen).

Energie wordt in veel gevallen niet gerekend tot de materie. Maar je moet het wel meenemen als je gaat rekenen. Vanwege de wet van behoud van energie.
Als je berekeningen gaat doen om elementair niveau, of bijvoorbeeld voor kernreacties, dan zie je dat je zowel massa als energie moet gaan meenemen om het geheel kloppend te maken. Juist omdat massa en energie uitwisselbaar kunnen zijn (als je gaat kijken hoeveel massa er "verdampt" bij een nucleaire explosie, zie je dat dat overeenkomt met de hoeveelheid vrijgekomen energie).

Bij het standaard model zie je dat zowel deeltjes (fermionen) als krachtdragers/fotonen (bosonen) genoemd worden. Hier zie je ook dat de massa 0 is, er wordt geen massa gegeven (bij de andere wordt de massa inderdaad in een energieformat gegeven). En alhoewel fotonen geen massa hebben, worden het wel deeltjes genoemd.

https://nl.wikipedia.org/wiki/Standaardmodel_van_de_deeltjesfysica
https://nl.wikipedia.org/wiki/Standaardmodel_van_de_deeltjesfysica#/media/Bestand:Standard_Model_of_Elementary_Particles.svg
(Lees meer...)
Thecis
een jaar geleden

Weet jij het beter..?

Het is niet mogelijk om je eigen vraag te beantwoorden Je mag slechts 1 keer antwoord geven op een vraag Je hebt vandaag al antwoorden gegeven. Morgen mag je opnieuw maximaal antwoorden geven.

0 / 5000
Gekozen afbeelding