광자

광자(光子, 영어: photon 포톤)는 기본 입자의 하나로, 빛(전자기파)을 양자화한 입자이다. 빛은 입자성과 파동성을 모두 띠는데, 그중 입자성을 설명하기 위해 도입된 입자이다. 또한 광자는 전자기 상호작용을 매개하는 입자이다. 광자는 자기 자신을 반입자로 가진다.

물리적 성질

속력

광자의 진공에서의 속력은 언제나 299,792,458m/s이다. 이 값을 기호로는 c로 쓴다. 질량이 0이 아닌 물질은 절대로 빛의 속력이나 그보다 빠른 속력으로 이동하지 못하며, 질량이 0인 물질은 언제나 광속으로 움직인다. 허수 질량을 가져 빛보다 빨리 움직이는 가상의 입자 타키온이 가정되기도 한다. 진공이 아닌 매질 내에서는 광자가 매질의 입자에 흡수되었다가 방출되기를 반복하면서 빛의 속력이 느리게 보인다.

질량

광자의 (정지)질량은 0이다. 광자의 질량이 0이 아니면 우선 빛이 빛의 속도 c로 이동할 수 없다. 또한 빛이 질량을 가질 경우 쿨롱 법칙을 비롯한 여러 물리 법칙이 수정되어야 하는데, 그렇게 가정한 물리 법칙은 빛의 질량이 어느 정도를 넘어가면 여태까지의 실험 결과와는 맞지 않게 된다. 여러 물리 법칙에 대한 기존의 실험 결과와 충돌하지 않는 선에서 광자가 가질 수 있는 질량은 1×10^-18 eV/c²보다 작을 것으로 기대되며, 보통 0이라고 믿어지고 있다.

전하

광자의 전하는 0이다.

스핀

광자의 스핀은 1이다. 스핀이 정수이므로, 광자는 보즈-아인슈타인 통계를 따르는 보손이다.