Photon

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Mô hình photon như một nhóm sóng, có năng lượng tập trung trong một khoảng không gian hẹp

Photon, còn gọi là quang tử, là một hạt sơ cấp. Hạt sơ cấp gồm 2 loại cơ bản là hạt chất và hạt trường. Photon là một trong những loại hạt trường. Nó là hạt của trường điện từ.

Theo thuyết lượng tử, mọi hạt đều có lưỡng tính sóng hạt, photon cũng vậy. Sự lan truyền dao động của trường điện từ, sóng điện từ, cũng tương đương với sự di chuyển của các hạt photon. Do ánh sáng là một sóng điện từ nên photon có tên gọi thứ hai là quang tử. Tia sáng mạnh gồm nhiều photon, nhưng tia sáng rất yếu có thể chỉ gồm vài photon đơn lẻ, có thể đếm được bằng các máy thu có độ nhạy cao, như trong quan sát thiên văn học.

Photon không có khối lượng nghỉ nhưng có động lượng. Theo lý thuyết tương đối, điều này tương đương với việc photon luôn phải chuyển động với tốc độ ánh sáng trong chân không, trong mọi hệ quy chiếu. Năng lượng của một hạt photon có bước sóng λ là hc/λ, với h là hằng số Planck và c là tốc độ ánh sáng trong chân không. Theo công thức của thuyết tương đối:

E²-p²c² = m₀²c⁴

với:

• E là năng lượng của hạt
• p là động lượng của hạt
• m₀ là khối lượng nghỉ

Do photon không có khối lượng nghỉ, động lượng của hạt photon bằng năng lượng của nó chia cho tốc độ ánh sáng, h/λ.

Hầu hết các hạt, trong vật lý hạt, đều có phản hạt, riêng photon thì không. Photon có thể tạo thành từ sự huỷ cập của các hạt và phản hạt, và từ photon có thể tạo thành hạt và phản hạt trong điều kiện nhất định.

Do là hạt trường của trường điện từ, theo lý thuyết trường, mọi tương tác điện từ, ví dụ lực hút đẩy giữa các điện tích, đều thông qua trao đổi photon (phát xạ/hấp thụ hay sinh/hủy). Thuyết điện động lực học lượng tử, một phần của mô hình chuẩn trong vật lý hạt, mô tả chi tiết các trao đổi photon này, qua các giản đồ Feymann.

[sửa] Ký hiệu

Photon thường được ký hiệu bằng chữ Hy Lạp γ (gamma). Đôi khi người ta cũng hiểu γ là photon năng lượng cao (tia gamma).

[sửa] Công nghệ

Nhờ các tương tác của photon với vật chất, đặc biệt là các tương tác phi tuyến tính, người ta có thể sử dụng photon thay cho electron để tạo ra các cổng logic nhằm mục đích chế tạo thiết bị xử lý và truyền tải thông tin, tự động hóa, như máy tính. Công nghệ này là quang tử học .