¿El fotón tiene o no masa?

Fotones propagándose por el espacio.

Fotones propagándose por el espacio.

Mucha gente se hace esta pregunta porque ha escuchado a los físicos decir que el fotón no tiene masa, pero luego echando un vistazo a la famosa ecuación de A. Einstein que dice que E = m·c2 se cuestionan la tenencia o no de masa por parte del fotón, ya que en dicha ecuación se ve una relación directa entre la energía y la masa y sabemos que los fotones son portadores de energía, por lo tanto, si un fotón tiene energía, ¿no debería tener masa también? Vamos a tratar de responder a esta pregunta:

Lo primero hay que explicar qué es la masa, ya que sino no vamos a entender nada. Masa es una medida cuantitativa de la inercia de un cuerpo, es decir, la resistencia que ofrece un cuerpo a cambiar su estado de reposo o de movimiento uniforme. En otras palabras, para que quede bien claro, un cuerpo tendrá más masa cuanto más difícil sea moverlo (implicarle una aceleración).

Ahora tenemos que hablar de los bosones de Higgs, unas partículas descubiertas recientemente que se consideran las responsables de que los cuerpos tengan "masa". El espacio está "lleno" de estas partículas invisibles llamadas bosones de Higgs. Resulta que cuando otra partícula quiere moverse a través del espacio, se encuentra obstaculizada por los bosones de Higgs, y serán los bosones de Higgs quienes frenen a la partícula, dándole a la partícula "masa". Cuanto más nos cueste mover a un cuerpo material implica que más interacciona con estos bosones de Higgs, y más energía se necesita para vencer esta resistencia y conseguir mover al cuerpo.
Peeeero no todas las partículas del universo interaccionan con los bosones de Higgs. Existen otras partículas, los fermiones, que no poseen la capacidad de interaccionar con los bosones de Higgs, por lo que cuando se mueven por el espacio lo hacen sin notar resistencia alguna, y por eso se dice que no tienen masa. No tienen masa porque no interaccionan con los bosones de Higgs, pero eso no significa que no existan, que no ocupen un espacio (tengan unas dimensiones).

El fotón es un fermión, por eso se dice que no tiene masa, pero en realidad no es cierto "del todo". No tener masa significa que no hay resistencia alguna al movimiento, por lo tanto un fotón se movería cada vez más rápido hasta alcanzar velocidades infinitas (superaría la velocidad de 300.000 km/s). La mecánica relativista nos dice que nada puede superar la velocidad de la luz, osea, los 300.000 km/s, por lo que cuando el fotón se acerca a esas velocidades empieza a sentir una resistencia a moverse, le cuesta más ir más rápido, hasta el punto de que su velocidad se estabiliza en "casi" 300.000 km/s y no continúa creciendo. La única razón por la que un cuerpo ofrezca resistencia a moverse ¿cuál es? TENER MASA. Si señor, el fotón no tiene masa propia como quién dice, pero sí que gana masa al llegar a alcanzar esas velocidades tan astronómicas.

Nosotros sabemos que los fotones van a la velocidad de la luz, por lo que la respuesta está clara. Un fotón sí tiene masa, a causa única y exclusivamente de su elevada velocidad, por lo que si se frenara y se llevara al reposo (cosa imposible porque se destruiría el fotón) ese fotón no tendría masa, o lo que es lo mismo, podría volver a moverse sin notar resistencia, ya que no interacciona con las partículas de Higgs, y se movería cada vez más rápido porque como no tiene masa no ofrece resistencia al movimiento....hasta alcanzar nuevamente velocidades próximas a 300.000 km/s, la velocidad prohibida, que nada puede superar, y es en ese momento en que el fotón adquiere de nuevo "masa".

Vamos que el fotón es una partícula que no interacciona con las partículas de Higgs, y que llega a tener masa porque alcanza velocidades tan elevadas que ahí aparece una resistencia a moverse por otra causa (no son los bosones de Higgs los que le frenan, ni a esas velocidades). ¿Cuál es la causa que hace que nada pueda superar la velocidad de 300.000 km/s? Pues ni idea, pero lo que está claro es que no se puede superar esa velocidad, y si alguna partícula lo intenta empezará a ganar masa exponencialmente, es decir, cada vez le costará más moverse de tal forma que nunca llegará a superar esa velocidad.

En algunos textos diferencian entre "masa en reposo" y "masa relativista". La masa en reposo es inherente a la partícula, mientras que la masa relativista se obtiene al alcanzar esas velocidades tan altas.

Saludos.

Etiquetas