Quão pesado pode ser um fóton? Cientistas respondem

E se a luz tivesse massa? Apesar de parecer estranho, um grupo de pesquisadores conseguiu calcular, pelo menos, o quão pesada uma partícula de luz, o fóton, poderia ser.

Como foi feito o cálculo:

A mediação foi feita por uma equipe de pesquisadores da Universidade de Ciência e Engenharia de Sichuan, da Academia Chinesa de Ciências e da Universidade de Nanjing;

Os resultados da pesquisa foram publicados no The Astrophysical Journal;

Para os cálculos, os cientistas usaram dados coletados pelo Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) e dados sobre rajadas rápidas de rádio coletadas por vários radiotelescópios;

Com esses dados, os pesquisadores descobriram que um fóton de luz não pode pesar mais que 9,52 × 10 −46 kg.

E se os fótons tivessem massa

O fóton é a particula que compõe a luz (Crédito: Heinrich Delasiava/ shutterstock)

Os fótons são geralmente descritos como sem massa, isso porque essas partículas viajam pelo espaço-tempo em velocidade constante, incapazes de acelerar ou desacelerar quando no vácuo. No entanto, a sua falta de massa não é uma certeza.

Se os fótons tivessem massa, o Universo poderia ser completamente diferente do que conhecemos, podendo botar em dúvida a teoria da relatividade de Einstein e a teoria eletromagnética de Maxwell. Ao mesmo tempo, isso poderia resolver algumas das maiores questões do cosmos, levando a uma nova física.

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Calculado o peso da luz

Caso um fóton tivesse massa, seria minúscula, exigindo tecnologias e instrumentos de medições que ainda não possuímos. Assim, para fazer isso, os cientistas calcularam a massa indiretamente a partir de uma propriedade dos pulsares e das explosões rápidas de rádio conhecida como medida de dispersão. Essa propriedade diz respeito a quanto um feixe de luz se espalha pelo plasma entre a Terra e a fonte de luz.

Um fóton com massa, por menor que seja, teria sua propagação pelo vácuo afetada pelos elétrons livres no plasma e pela sua própria massa, fazendo com que ele “atrasasse”. Esse atraso é proporcional ao quão pesado pode ser a partícula.

Se a luz tivesse massa, ela se atrasaria (Crédito: Krzysztof Bubel/ shutterstock)

Assim, os pesquisadores procuraram por atrasos na temporização dos pulsos dos pulsares e nas rajadas rápidas de rádio, e chegaram à massa máxima que um fóton de luz pode ter: 9,52 × 10 −46 kg, ou, em energia, 5,34 × 10 −10 elétron-Volts c −2.

Isso não significa que o fóton tem massa, mas caso tenha, ela não passará desses valores. Essa medição apresenta um resultado não muito diferente do que outra feita em 2023, no entanto, é mais refinada. Apesar de ser improvável que consigamos medir precisamente a massa de um fóton em breve, o estudo denota a necessidade de desenvolver radiotelescópios mais precisos e sensíveis, para refinar ainda mais esses cálculos.

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