Ruhemasse Photon !?

[Hgrumis]

hallo alle mit einander!

Hat jemand von euch schn mal ber die Konsequenzen von Ruhemasse Photon fern von 0 Absolut nachgedacht??

Dies müsten doch so weitreichende auswirkungen haben das die maxwellsche Physik eher nur mathematischer natur bleibt bzw sehr viele heutige Formel die theoratische grundlage fehlen würde oder ???

ich habe mal gehört :
Neutrinos bei gleicher strecke schneller als das so schnelle Photon ! Fern von c !!!! Sprich , dann nicht m=0.

Was meint ihr dazu ?

[TomS]

Das ist keine so ungewöhnliche Überlegung.

Hier die ggw. bekannten Obergrenzen für eine Ruhemasse des Photons: https://pdg.lbl.gov/2017/listings/rp...ist-photon.pdf

[Hgrumis]

Cool! klar muss ziemlich geringe Masse haben um erst bei sehr großen Laufzeiten sich messbar bemerkbar zu machen. Eigentlich gings mir nicht um den Zahlenwert sonder um die Theoretischen Konzequenzen dessen !

Weil eingentlich sogar Einsteins c beschreibung durch Photon sobald m nicht exakt 0 ist , ein Retardationsgrad entstehen lässt, womit die gerade durch Phtoton sich nicht beschreiben lässt.

des weitern fällt bei sehr vielen Rechnunge nun der Masseteil nicht mehr easy weg !

[Hgrumis]

Elektromagnetisch gesehen ist Strahlung ab dem Moment auch zumindest theoretisch wieder Konvektionsbehaftet!!!!!!

[soon]

Zitat von Hgrumis

Weil eingentlich sogar Einsteins c beschreibung durch Photon sobald m nicht exakt 0 ist , ein Retardationsgrad entstehen lässt, womit die gerade durch Phtoton sich nicht beschreiben lässt.

https://de.wikipedia.org/wiki/%C3%84...gie#Geschichte

E : Gesamtenergie
m : Masse, Ruhemasse
p : Impuls
c: Faktor, Lichgeschwindigkeit

E² = m²c⁴ + p²c²

[TomS]

Zitat von Hgrumis

Eigentlich gings mir nicht um den Zahlenwert sonder um die Theoretischen Konzequenzen dessen

Nun, alle Effekte der Elektrodynamik oder Quantenelektrodynamik müssen um Terme der Gößenordnung m/E korrigiert werden - Spektrallinien, Potentiale und Energienveaus in Atomen ...

Es gibt zumindest einen theoretisch interessanten Aspekte: durch die Masse erhält das Photon neben den zwei bekannten transversalen noch einen longitudinalen Polarisationsfreiheitsgrad.

[Hawkwind]

Zitat von TomS

...
Es gibt zumindest einen theoretisch interessanten Aspekte: durch die Masse erhält das Photon neben den zwei bekannten transversalen noch einen longitudinalen Polarisationsfreiheitsgrad.

Das ist aus meiner Sicht ein besonders interessanter Aspekt dieser spekulativen Diskussion: eigentlich erwartet man ja, dass die Beschreibungen der Physik "stetiger Natur" sind. Will sagen, wenn ich mich kontinuierlich dem Grenzfall m -> 0 nähere, dann sollten die numerischen Vorhersagen sehr dicht beieinander liegen für
m > 0 aber vernachlässigbar klein
und
m=0 andererseits.
Ob die Vorhersagen kontinuierlich sind, wenn man sich dem "Grenzfall" m=0 nähert, darüber haben schon Schrödinger und Co schon in den 50ern "gegrübelt":
Must the photon mass be zero?

Dass da bei M=0 "plötzlich" ein weiterer Freiheitsgrad da ist, das sieht schon nach einem unstetigen Sprung aus und stellt deshalb schon Fragen, oder wie siehst du das?

[TomS]

Zitat von Hawkwind

Das ist aus meiner Sicht ein besonders interessanter Aspekt dieser spekulativen Diskussion: eigentlich erwartet man ja, dass die Beschreibungen der Physik "stetiger Natur" sind. Will sagen, wenn ich mich kontinuierlich dem Grenzfall m -> 0 nähere, dann sollten die numerischen Vorhersagen sehr dicht beieinander liegen für
m > 0 aber vernachlässigbar klein
und
m=0 andererseits.
Ob die Vorhersagen kontinuierlich sind, wenn man sich dem "Grenzfall" m=0 nähert, darüber haben schon Schrödinger und Co schon in den 50ern "gegrübelt":
Must the photon mass be zero?

Dass da bei M=0 "plötzlich" ein weiterer Freiheitsgrad da ist, das sieht schon nach einem unstetigen Sprung aus und stellt deshalb schon Fragen, oder wie siehst du das?

Nun, für m > 0 (strikt) wäre die Physik natürlich unstetig in dem Sinne, dass die tatsächlich vorliegenden Effekte von den "idealen" bzw. theoretisch erwarteten Effekte bei m = 0 durch diese "Massenlücke" getrennt sind.

Das gilt sowohl für reine Polarisationseffekte aufgrund des dritten Freiheitsgrades als auch für andere Effekte - z.B. aufgrund des Yukawa- anstelle des Coulomb-Potentials.

Letzteres ist insofern quantitativ irrelevant, als z.B. für die Bindungsenergie sicher Störungstheorie in einem geeigneten Parameter m/E angesetzt werden kann. Wenn die betrachtete Energieskala E groß ggü. m ist, ist der Effekt klein. Man vergleiche mal die ggw. vorliegende experimentelle Obergrenze der Photonmasse von ~ 10^(-18) eV mit der Hyperfeinstrukturaufspaltung im H-Atom bei 10^(-6) eV: Das sind 12 Größenordnungen, und ist es glatt egal, bzgl. welcher Energieskala E man die Störungstheorie formuliert, 10 eV für die Energieniveaus selbst, 10^(-6) eV für die Aufspaltung, ... D.h. die Physik verhält sich rein messtechnisch sozusagen doch wieder stetig.

Ein qualitativ anderes Verhalten liegt m.E. nur dann vor, wenn man sich erstens zunutze macht, dass der dritte Freiheitsgrad tatsächlich nicht stetig eingeführt werden kann, d.h. sozusagen reine Polarisationseffekte, und wenn man ausschließlich Effekte betrachtet, die keine Störungsentwicklung der Form m/E zulassen, d.h. Effekte, in denen keine weitere Energieskala E eine Rolle spielt, die bzgl. m sehr groß ist.

Für mich hört sich das nach topologischen Effekten an, d.h. sozusagen, "da ist etwas - oder da ist nichts". In allen anderen Fällen würde ich - sicher naiv - erwarten, dass irgendeine Energieskala ins Spiel kommt, so dass die Effekte wiederum mit m/E unterdrückt sind.

Ich habe das hier gefunden ...

https://www.princeton.edu/~romalis/P...masslimits.pdf

... aber noch nicht gelesen.

Außerdem muss ich meine alten Notizen zur "massiven QED" rauskramen. Da wurde irgendwas spezielles zur Eichinvarianz gezeigt, die ja naiverweise bei m > 0 nicht vorliegen sollte; aber so einfach ist das nicht.

[Hawkwind]

Hab das Paper mal ganz schnell überflogen; über den longitudinalen Freiheitsgrad schreiben sie kaum was (wenn ich nichts übersehe). In dem älteren Papier von Schrödinger und Bass heisst es im Abstract

".. some fundamental laws of radiation would seem to be affected by a factor 3/2, on account of the ‘third degree of freedom’."

Das klingt nach einer Unstetigkeit, aber da ist sehr viel Konjuktiv in diesem Satz "would seem to be affected ...".

Leider habe ich nur Zugriff auf das "abstract".

[TomS]

Zitat von TomS

Außerdem muss ich meine alten Notizen zur "massiven QED" rauskramen. Da wurde irgendwas spezielles zur Eichinvarianz gezeigt, die ja naiverweise bei m > 0 nicht vorliegen sollte; aber so einfach ist das nicht.

OK, es ist deutlich zu lang, das selbst aufzuschreiben, daher hier nur die Idee, die auf Stückelberg und Pauli zurückgeht:

https://arxiv.org/pdf/hep-th/0304245.pdf

Anstelle des naiven Proca-Lagrangians mit Masseterm führt Stückelberg ein Skalarfeld ein, das geeignet an das Photonfeld koppelt. Für beide gemeinsam existiert nun wieder eine Eichsymmetrie, die Eichbedingung kann analog zu Gupta-Bleuler oder BRST eingeführt werden.

Für die Zahl der Freiheitsgrade in der Proca-Theorie folgt N = 4 - 1 = 3 Polarisationen (A° ist nicht-dynamisch, so wie im masselosen Fall, d.h. es folgt ein Constraint = das Gaußsche Gesetz).

Für die Zahl der Freiheitsgrade nach Stückelberg folgt N = 4 + 1 - 2 = 3 Polarisationen (ein zusätzliches Skalarfeld, wiederum ein Constraint = das Gaußsche Gesetz, sowie zusätzlich die neue Eichsymmetrie).

D.h. die Vorgehensweise nach Stückelberg ändert nichts an der Zahl der Freiheitsgrade im Vergleich zu Proca, führt jedoch eine neue Eichsymmetrie in die Theorie ein und erlaubt somit eine andere Eichfixierung, wodurch die Renormierbarkeit der Theorie gerettet wird (der Proca-Lagrangian ist letztlich eine spezielle, jedoch ungeeignete Eichfixierung des Stückelberg-Lagrangians).