刚刚,来自中国科学院新疆天文台的周霞教授和她的团队在《天体物理学杂志》上发表了一篇文章,首次推导出了具有非零质量的光子在等离子体中传播的色散关系,并利用脉冲星计时和快速射电暴(FRB)数据,设定了光子质量的严格上限:9.52×10^-46千克(5.34×10^-10电子伏特/c^2)。
大家都知道,光子通常被认为是没有质量的粒子,这是基于麦克斯韦的电磁理论和爱因斯坦的狭义相对论。但如果光子真的有质量,那对现有的物理理论将会产生深远的影响。
这项研究提供了一个全新的理论框架,用于理解具有质量的光子在等离子体中的传播特性。研究团队使用了来自帕克斯脉冲星计时阵列(PPTA)和快速射电暴的高精度计时数据。借助超宽带(UWB)接收器覆盖的宽频率范围,他们提高了信噪比和色散测量的精度。
图释:信用:Pixabay/CC0公共领域
UWB技术的高时间分辨率使得信号到达时间的精确确定成为可能,有效减少了由星际介质引起的色散效应。这项研究突显了高精度射电望远镜和先进设备在天文学研究中的关键作用。
随着500米口径球面射电望远镜(FAST)的部署和即将到来的祁连山射电望远镜(QTT)的建设,以及UWB接收器的广泛应用,测试光子质量将变得更加精确和深入,这将有助于更深入地理解光子的本质,并揭示宇宙的基本规律。
这项研究不仅在理论上具有重要意义,更为未来的天文观测提供了新的方向。通过不断提升观测设备的精度和灵敏度,我们有望揭开更多宇宙的奥秘,推动物理学的发展。光子是否有质量这个问题,可能会改变我们对宇宙的理解。
当然,光子有没有静质量,这个大家可以探讨一下。
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