光子

光子是传递电磁相互作用的基本粒子，是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体，而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子相比，光子的静止质量为零，这意味着其在真空中的传播速度是光速。与其他量子一样，光子具有波粒二象性：光子能够表现出经典波的折射、干涉、衍射等性质；而光子的粒子性可由光电效应证明。光子只能传递量子化的能量，是点阵粒子，是圈量子粒子的质能相态。

量子电动力学确立后，确认光子是传递电磁相互作用的媒介粒子。带电粒子通过发射或吸收光子而相互作用，正反带电粒子对可湮没转化为光子，它们也可以在电磁场中产生。

光子是光线中携带能量的粒子。一个光子能量的多少正比于光波的频率大小， 频率越高, 能量越高。当一个光子被原子吸收时，就有一个电子获得足够的能量从而从内轨道跃迁到外轨道,具有电子跃迁的原子就从基态变成了激发态。

光子从激光的相干光束中射出

光子具有能量，也具有动量，更具有质量，按照质能方程，E=mc=hν，求出m=hν/c，

光子由于无法静止，所以它没有静止质量，这儿的质量是光子的相对论质量。

根据量子场论，一对正反粒子可发生湮灭变成一对高能γ光子，而一对高能γ光子在高温下亦可发生反应产生一对正反粒子。比如在T=10K的温度下可发生光子向质子和中子等重子的转化。

用费曼图表示的正电子-负电子散射（也叫做Bha-Bha散射），波浪线表示交换虚光子的过程。

从波的角度看，光子具有两种可能的偏振态和三个正交的波矢分量，决定了它的波长和传播方向；从粒子的角度看，光子静止质量为零，电荷为零，半衰期无限长。 光子是自旋为1的规范玻色子，因而轻子数、重子数和奇异数都为零。

光子晶体结构

光子的静止质量严格为零，本质上和库仑定律严格的距离平方反比关系等价，如果光子静止质量不为零，那么库仑定律也不是严格的平方反比定律。 所有有关的经典理论，如麦克斯韦方程组和电磁场的拉格朗日量都依赖于光子静质量严格为零的假设。 从爱因斯坦的质能关系和光量子能量公式可粗略得到光子质量的上限：m=hν/c

这里，m即是光子质量的上限，ν是任意电磁波的频率，位于超低频段的舒曼共振已知最低频率约为7.8Hz（赫兹）。

这个值仅比如今得到的广为接受的上限值高出两个数量级。

光子能够在很多自然过程中产生，例如：在分子、原子或原子核从高能级向低能级跃迁时电荷被加速的过程中会辐射光子，粒子和反粒子湮灭时也会产生光子；在上述的时间反演过程中光子能够被吸收，即分子、原子或原子核从低能级向高能级跃迁，粒子和反粒子对的产生。

在真空中光子的速度为光速，能量E和动量p之间关系为p=E/c； 相对论力学中静质量为的粒子的能量动量关系为。

光子的能量和动量仅与光子的频率ν有关；或者说仅与波长λ有关。从而得到光子的动量大小为p=h/λ=hv/c。

其中h叫普朗克常数。

粒子和其反粒子的湮灭过程一定产生至少两个光子。 原因是在质心系下粒子和其反粒子组成的系统总动量为零，由于能量守恒定律，产生的光子的总动量也必须为零；由于单个光子总具有不为零的大小为 的动量，系统只能产生两个或两个以上的光子来满足总动量为零。 产生光子的频率，即它们的能量，则由能量-动量守恒定律（四维动量守恒）决定。 而从能量-动量守恒可知，粒子和反粒子湮灭的逆过程，即双光子生成电子-反电子对的过程不可能在真空中自发产生。

即说光子既具有一粒一粒的粒子的特性又有像声波一样的波动性。当时间为瞬时值时，光子以粒子的形式传播；当时间为平均值时，光子以波的形式传播。光子的波动性由光子的衍射而证明，光子的粒子性是由光电效应证明。

上面有人认为光子的动质量为零是错误的，光子的静质量为零，否则的话其动质量将为无穷大。但其动质量却是存在的，计算方法是这样的：首先，由于频率为v的光子的能量为E=hv，（其中h为普朗克常数），故由质能公式可得其质量为：m=E/c=hv/c其中c表示光速的平方，该方法由爱因斯坦首先提出。

光子有速度、能量、动量、质量，有凝聚。光子不可能静止。光子可以变成其它物质（如一对正负电子），但能量守恒、动量守恒。

华中科技大学教授重新确定光子静止质量上限，有业内人士认为：光子静止质量为零是经典电磁理论的基本假设之一。但有些科学家则认为，光子可能有静止质量。如果实验最终检测到光子存在静止质量，那么有些经典理论将要有所变化。

在出版的美国《物理学评论快报》（Physical Review Letters） 上，有专文介绍说：“一项由中国科学家罗俊等完成的新的实验表明，在任何情况下，光子的静止质量都不会超过10的负54次方千克，这一结果是之前已知的光子质量上限的1/20。”罗俊和他的同事通过一种新颖的实验方法，在一个山洞实验室里将光子静止质量的上限，进一步提高了至少一个数量级。

据悉，如果光子存在静止质量，虽然不会影响到人们的日常生活，但其产生的后果将是根本性的———例如，光速将随波长的改变而变化，并且光波将像声波一样能够产生纵向振动。