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如果光子有質量,整個物理學將徹底亂套!
「稱一稱」光子我們關注到光子的質量,緣於2003年中科院院士羅俊率領華中科技大學引力實驗中心團隊對光子的研究成果。當時羅院士的團隊通過動態扭秤調製實驗成功測量了光子的相對靜止質量,將光子靜止質量的上限確定為1.2×10⁻⁵¹g。2006年羅院士和塗良成團隊利用改進的動態扭秤調製實驗裝置再次測量光子,又將光子靜止質量上限數值提高到1.5×10⁻⁵²g的水平。
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光子具有靜止質量嗎
19世紀最偉大的物理學成就之一就是麥克斯韋方程組的建立。
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中山大學校長羅俊簡歷及學術成就 系中科院院士(圖)
中山大學校長羅俊簡歷資料及照片,系中科院院士,曾任華中科技大學黨委常委、常務副校長 羅俊,男,漢族,1956年11月出生,湖北仙桃人。引力物理專家,博士生導師,長江特聘教授。2009年當選為中國科學院院士。2010年7月任華中科技大學黨委常委、副校長。2013年7月任華中科技大學黨委常委、常務副校長。
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光子怎樣達到光速
因為光子沒有靜止質量,也就是其靜止質量必須嚴格為零。現代很多最重要的物理理論都是建立在這樣一個假設上的,比如庫倫定律的平方反比定律、麥克斯韋方程組和電磁場的拉格朗日量等,如果光子靜止質量不為零,這些理論都將被推倒,而以這些理論為基礎的幾乎所有現代物理學和量子力學理論就要重建。
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如果光子具有靜止質量,那麼這個世界會有何不同?
對於靜止質量為零的粒子來說,其速度永遠是光速,而不管其能量的高低,光子就是這種靜止質量為零的粒子。光子攜帶能量和動量在空間中傳播,但光子的靜止質量被假定是零,做出該假定的原因是光子無法靜止下來。因為如果它能靜止下來的話我們必定能捕獲它,並對它進行稱重。近一個世紀以來,麥克斯韋電磁理論、狹義相對論在許多實驗的成功導致了光子無靜止質量這個概念被廣泛接受。
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華中科大研製成功首臺高精度量子重力儀
團隊多年來潛心研究,攻克多項關鍵技術在中國科學院羅俊院士帶領下,經過 15 年的潛心研究,華中科技大學引力中心胡忠坤、周敏康教授團隊攻克了物質波幹涉、超低頻隔振、裝備小型化等量子重力儀的關鍵技術。華中科大引力中心目前共老師 60 餘人,學術帶頭人為中國科學院院士羅俊,他帶領的團隊有引力物理研究團隊、原子分子光學研究團隊、重力測量研究團隊。羅院士長期從事引力實驗的精密測量物理研究,解決了精密扭秤特性研究、高靈敏度低噪聲扭秤系統研製、實驗背景場的監測等一系列問題,使萬有引力常數 G 值的相對測量精度達到國際最好水平。
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打破技術壟斷:華中科大研製首臺高精度量子重力儀,已交付使用
團隊多年來潛心研究,攻克多項關鍵技術 在中國科學院羅俊院士帶領下,經過 15 年的潛心研究,華中科技大學引力中心胡忠坤、周敏康教授團隊攻克了物質波幹涉、超低頻隔振、裝備小型化等量子重力儀的關鍵技術。
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如果光子有質量,那麼整個現代物理學體系將會怎麼樣?
然而光子在真空中(在介質中袁光波的速度要小於光子的速度袁,所以在介質中光的速度顯得慢不是由於光子本身的速度變慢了,而是光子在介質的行進過程中不斷被介質粒子挽留片刻——被原子吸收一小段時間後又釋放出來)的速度是光速說明光子的靜止質量必須為零。可以說,光子如果有質量,科學家花費100多年構建的現代物理學大廈將轟然倒塌。
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如果光子有質量,那麼整個現代物理學體系將會怎麼樣?
而這甚至會影響到經典物理學,比如說麥克斯韋方程組,麥克斯韋電磁理論是基於光子靜止質量為零的假設,且電磁 相互作用也是通過靜止質量為零的光子來傳播的。所以科學家一直想要知道,如果光子真的有質量,質量上限是多少,中國的羅俊教授設計了一個極其精密的動態扭秤,就是下圖的裝置:為避免幹擾,這臺設備被放進大山深處的地下山洞,同時加上多重減震和電磁屏蔽措施;容器內部被抽成2×10??
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什麼是光子的質量?
因此,p = mrelv ,當粒子靜止時,它的相對質量有一個最小值,被稱為「靜止質量(rest mass)」 mrest。同一類型粒子的靜止質量總是相同的。例如,所有的質子擁有完全相同的靜止質量,因此所有電子也一樣,所有中子也一樣。當這個粒子被加速到更高速度的時候,它的相對質量將會無限增加。
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華中科大交付首臺高精度量子重力儀
來源標題:華中科大交付首臺高精度量子重力儀 新華社武漢1月3日電(記者李偉)華中科技大學引力中心團隊3日宣布,團隊歷經15年潛心研究,在量子重力儀研發方面取得突破,近期成功研製並交付有關行業部門首臺高精度絕對重力儀。
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構成光的基本微粒——光子沒有靜止質量,也不帶電的根本原因
這也能解釋為什麼偉大的愛因斯坦會說出至理名言「質量就是能量,能量就是質量」。且我還論證了對於宇宙中的每個光子(構成光的基本微粒),都是由其光源處的能量生成的!這也能解釋為什麼光子沒有靜止質量,即不存在靜止的光子,因為產生光子的能量靜止時,還在光源裡,尚未形成光子,且光子誕生後,不存在與它相對靜止的參照系,否則,就不存在光子了。
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華中科技大學萬有引力G值研究成果寫入中學教材
羅俊教授團隊堅持30多年的科學家精神正是對當代青少年精神品格塑造的一個好的示例,寫入教材並不要求學生掌握繁複的測量方法,而是在書本中切入對學生進行科學態度、科學精神的教育,讓學生領略「甘坐冷板凳」的科研精神。 「看到我翻過無數遍的課本裡赫然出現了 『華中科技大學引力中心』,我驚呆了!但想一想,也算是「意料之外,情理之中」。每一本物理課本,都可以用『群星燦爛』來形容。
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華中科大「測得迄今最高精度的引力常數G值」 入選2018中國科學...
長江商報訊(記者 張衡 通訊員 高翔 王瀟瀟)27日上午,記者從華中科大獲悉,由科技部基礎研究管理中心牽頭舉辦的「中國科學十大進展」評選揭曉。華中科技大學物理學院引力中心羅俊院士團隊研究成果「測得迄今最高精度的引力常數G值」成功入選。
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從理論與實驗角度解讀:為什麼光子沒有靜質量?
這是源於狹義相對論的推理,可以從兩個方面來說:第一,狹義相對論假設光速不變原理,也就會說光子在任意慣性系中都是光速運動,且不存在光速參考系的存在。因此,光子就不存在靜止參考系(Rest Frame),即:不存在光子在其中靜止的參考系。
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華中科技大學萬有引力G值研究成果寫入中學教材
這一新成果由華中科技大學羅俊團隊在山洞中歷經30多年艱辛測得,2018年在Nature雜誌發表,今年兩會期間被人大代表建議編入中學教材。華中科技大學物理學院黨委書記張凱認為,我國科學家研究成果入選高中教科書正體現了中央對教材思政的要求。習近平總書記在全國教育大會中強調,培養社會主義建設者和接班人是教育的根本任務。羅俊教授團隊堅持30多年的科學家精神正是對當代青少年精神品格塑造的一個好的示例,寫入教材並不要求學生掌握繁複的測量方法,而是在書本中切入對學生進行科學態度、科學精神的教育,讓學生領略「甘坐冷板凳」的科研精神。
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為何光子的靜質量為零?
光子的靜質量為零,這是在相對論中定義的,一方面是為了數學上的自洽,也有推導過程。根據相對論的描述,光子由於無法靜止,所以它沒有靜止質量,所以光子只具有相對論質量。從波的角度看,光子具有兩種可能的偏振態和三個正交的波矢分量,決定了它的波長和傳播方向;從粒光子晶體結子的角度看,光子靜止質量為零,電荷為零,半衰期無限長。
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華中科大李浩洪教授團隊近兩年成果匯總
華中科技大學武漢光電國家實驗室李浩洪教授實驗室主要綜合運用膜片鉗電生理技術,在體多通道活體動物記錄技術,動物基因操縱以及光遺傳學和成像技術,對情感記憶及相關疾病如抑鬱症,焦慮症和衝動控制障礙等,在細胞水平,神經環路水平進行多學科的綜合研究,以期能闡明正常生理狀態下,情感記憶形成的神經環路機制,以及其在相關疾病形成中的作用。
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光子的靜止質量為零,為什麼還能被黑洞吸引?
在廣義相對論中,愛因斯坦使用測地線的概念重新建立起了時間和空間的關係,他認為,完全真空的空間都是平坦的,但是在有質量的物體作用下,平坦的空間會變彎曲。宇宙中任何物體(包括光線)都在沿著測地線運動。光子可以在很多自然過程中產生,光子在運動過程中具有質量,能量和動量。在牛頓的經典力學中,描述擁有質量的物體會受到萬有引力的作用,但是在愛因斯坦的相對論中,質量又可以分為靜止質量和動質量。
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網友問:如何理解「光子靜止質量為零」這一現象?
光子沒有靜止質量,只有動質量,而且還擁有能量和動量。剛接觸「光子沒有靜止質量」這個概念時,大部人都難以理解,因為這和我們常識違背,實在想不出沒有質量的模型,最後我們還是得接受這個奇怪的觀點。「沒有靜止質量」不難理解,主要是我們得改變自己的認知,量子力學描述:光子沒有靜止質量,但是擁有能量和動量,並遵循質能守恆和動量守恆,還參與電磁相互作用和萬有引力作用。