一个光粒子能有多重？科学家们刚刚弄清楚了

我们对光的质量有了新的上限。

根据对散布在银河系中的脉冲恒星的测量和来自其他星系的神秘无线电信号，光粒子（称为光子）的重量不会超过9.52×10^-46公斤。

这是一个很小的限制，但发现光有任何质量将显着影响我们如何解释我们周围的宇宙，以及我们对物理学的理解。

光子通常被描述为无质量粒子。这些离散的能量以恒定的速度穿越时空，无法在真空中加速或减速。这种恒定速度意味着无质量，并且没有相反的证据。

然而，我们并不确定光子是无质量的。

非零质量将产生深远的影响。这将与爱因斯坦的狭义相对论和麦克斯韦电磁理论，可能会导致新的物理学，并可能回答一些问题关于宇宙的巨大问题（尽管在此过程中筹集了更多）。

如果一个光子确实有质量，它需要非常小，才能不会对宇宙的出现方式产生重大影响，这意味着我们只是没有直接测量它的工具。

但是我们可以进行间接测量，这将为我们这个假设的质量提供上限，而这正是一群天文学家所做的。

来自四川科技大学、中国科学院和南京大学的一个团队分析了帕克斯夫妇收集的数据脉冲星时序阵列和数据快速射电暴从许多来源来确定光的质量可能有多大。

脉冲星定时阵列是一种射电望远镜天线阵列，用于监测中子星，中子星在极其精确的毫秒内发出电磁辐射脉冲束脉冲星.快速射电暴是来源不明的极其强大的光爆发，在广阔的星际空间鸿沟中被探测到。

研究人员检查的属性被称为分散措施，脉冲星和快速射电暴的关键属性之一。它是指我们和光源之间的自由电子散射了多少紧密脉冲的无线电光束。

如果光子有质量，它们在等离子体填充的非真空空间中的传播将受到等离子体中质量和自由电子的影响。这将导致延迟时间与光子的质量成正比。

脉冲星定时阵列寻找脉冲脉冲相对于彼此的定时延迟。特别是在超宽带宽内，色散效应可以最小化，使研究人员能够计算出假设的光子质量可以贡献多少延迟。

同时，对来自快速射电暴的信号进行去分散也可以揭示与光子质量成正比的延迟。

通过仔细研究这些数据，该团队能够得出9.52×10的上限^-46千克（或，以等效能量计算，5.34 × 10^-10电子伏特c^-2).请注意，这并不意味着光子有质量;它只是意味着我们有一个新的边界，如果它存在的话，质量可能会下降。

“这是第一次，”作者写道，“非零光子质量与等离子体介质之间的相互作用已被考虑在内，并在光子在等离子体介质中传播时计算出来。

它并不比测量值低多少发布于 2023 年，但这是一种改进。这意味着研究假设光子质量影响的科学家有一个更精确的操作范围。

天文学家说，这项研究还表明，需要高精度的射电望远镜。我们不太可能在短期内称量光子，但获得始终如一的高质量数据将使我们能够进一步缩小测量范围，以及它对我们周围宇宙的潜在影响。

该研究已发表在天体物理学杂志.

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