Aké ťažké je svetlo - Univerzita Carla von Ossietzky v Oldenburgu

Aké ťažké je ľahké?,

spýtal sa Eric Köplin z Oldenburgu, odpovedala Saskia Grunau

Aby som na to odpovedal, je potrebné najskôr vysvetliť rozdiel medzi hmotnosťou a hmotnosťou: Keď stúpim na váhu tu na zemi, potom sa zmeria moja váha, teda akou silou ma zem priťahuje. Váhy ale ukazujú moju hmotnosť (v kg). Rozdiel sa dá ľahko vysvetliť: keď stojím na Mesiaci, cítim sa podstatne ľahší ako na Zemi, ale moja hmotnosť zostala rovnaká, pretože som neschudla.

svetlo

Otázka: „Aká je hmotnosť svetla?“ Existuje na to niekoľko odpovedí.
Prvá odpoveď je: vôbec žiadna! Aspoň svetlo nemá oddychovú hmotu. To je hmota nepohyblivého objektu. A fotóny, tj. „Ľahké častice“, tiež neexistujú v pokoji. Stále sa pohybujú rýchlosťou svetla. Preto je tiež veľmi dobré, že fotóny nemajú žiadnu hmotnosť, pretože Einstein nás s teóriou relativity naučil, že žiadny objekt s konečnou pokojovou hmotou nemožno urýchliť na rýchlosť svetla. Je to preto, že okrem zvyškovej hmoty v teórii relativity existuje aj pohybujúca sa hmotnosť, ktorá sa dokonca zvyšuje, čím rýchlejšie je niečo v pohybe, t. J. Čím viac kinetickej energie niečo má.

Pohyblivá hmota je v podstate iba ďalšou jednotkou merania energie. Druhá odpoveď znie: pretože fotóny sú extrémne rýchle pri rýchlosti svetla, majú určitú pohybujúcu sa hmotu, ktorá je však veľmi malá: približne 300 miliónov fotónov (v závislosti od farby svetla) má spolu rovnakú hmotnosť ako jeden. Protón alebo neutrón, základné zložky atómového jadra. Celková hmotnosť svetla, ktoré sa denne dostane na zem, je 168 ton. Hmotnosť svetla tiež zaisťuje, že fotóny sú ovplyvňované gravitáciou.

Na gravitácii nezáleží, či má pred sebou hmotu alebo energiu. Svetelné lúče sa preto dajú „ohýbať“ gravitáciou: Ak pozorujete počas zatmenia Slnka hviezdu, ktorú je možné vidieť veľmi blízko k teraz temnému slnku, uvidíte ju v trochu inej polohe ako obvykle. To odpovedá na otázku: svetlo nemá pokojovú hmotnosť, ale pohybujúca sa hmota a teda zodpovedajúca gravitácia pôsobí na svetlo na zemi.

Saskia Grunau študuje od roku 2007 fyziku na univerzite v Oldenburgu. V októbri 2010 ukončila bakalársku prácu v pracovnej skupine pre teóriu poľa, ktorú viedla profesorka Jutta Kunz-Drolshagen na tému „Pohyb nabitých častíc v časopriestore Reissner-Nordström“.