Question

Nếu các photon đều có cùng vận tốc (tốc độ ánh sáng) và cùng khối lượng (bằng không), thì tại sao một tia gama photon lại có năng lượng lớn hơn một sóng radio photon?

Answer 1

Câu trả lời cho vấn đề này bắt nguồn từ ý tưởng của Albert Einstein. Biểu thức E = mc2 khẳng định rằng khối lượng (m) và năng lượng (E) là hai cách thể hiện khác nhau của cùng một vấn đề; khối lượng có thể chuyển hóa thành năng lượng, và năng lượng cũng có thể biến thành khối lượng. Tốc độ của ánh sáng (c) là “nhân tố chuyển đổi” giữa hai đại lượng này. Theo như biểu thức này, các photon không hề có năng lượng vì nó không có khối lượng, nhưng biểu thức này không thể áp dụng cho ánh sáng.

Bản đầy đủ mà Einstein đưa ra cho biểu thức này lại là: E2 = m2c4 + p2c2. Phần đầu bằng 0 vì khối lượng m bằng 0, vì thế ta chỉ còn E = pc, với p là momen. Mặc dù photon không có khối lượng, nhưng chúng có momen bởi vì chúng chuyển động (rất nhanh là khác!). Tần số sóng ánh sáng càng cao thì momen càng lớn và năng lượng càng nhiều, cũng giống như khối lượng càng lớn thì năng lượng càng nhiều vậy. Tia gamma có tần số cao hơn sóng radio vì thế nó có năng lượng lớn hơn.

Nguồn: https://darknessangled.wordpress.com/2013/06/19/nhung-cau-hoi-ve-thien-van-hoc/