光子の質量

NASAをはじめ、日本物理学会、高エネルギー加速器研究機構など、ほとんどすべての研究機関は、光子の質量はゼロであるとしています。しかし、光子が持つエネルギーをアインシュタインの質量・エネルギー関係 (E=mc²) に基づいて質量に換算することはできます。
例えば、波長が500 nmの光子の場合、プランクの式 (E=ｈν) と (E=mc²) から、質量相当値は次のようにして4.420438189×10^-36 kgと計算できます。

ｈν=mc²
m=ｈν/c²

ｈ（プランク定数）=6.62607015×10^-34 Js

ν（振動数）=（2.99792458×10⁸)/(500×10^-9 ）s^-1
c（光速）=2.99792458×10⁸ m/s

なお、朝永振一郎とともにノーベル物理学賞を受賞したRichard Feynmanは、1963-1965年に出版した物理学の教科書『ファインマン物理学』第1巻の「7–8 重力と相対性」で、「In the Einstein relativity theory, anything which has energy has mass—mass in the sense that it is attracted gravitationally. Even light, which has an energy, has a “mass.”（アインシュタインの相対性理論では、エネルギーを持つものはすべて質量を持つ。ここでいう質量とは、重力によって引きつけられるという意味である。エネルギーを持つ光でさえも「質量」を持つ）」と述べています。しかし、ここでいう「mass」は、現代の相対論でいう静止質量（不変質量）そのものを意味するのではなく、エネルギーが重力作用に関与することを「質量」という言葉で表現したものと考えられます。

最近、理化学研究所の大型放射光施設SPring-8では、光子のエネルギーを質量に換算した「仮想的質量」を想定し、光子に対する重力の作用を測定する試みがなされています。