Свет ещё легче: новый верхний предел массы фотона экспресс

Оригинал: "Photon rest mass from localized fast radio bursts with improved distribution of dispersion measure from extragalactic gas"
arXiv:2511.14163 · 2025-11-18 · CC BY 4.0 · 1 мин
Быстрые радиовсплески помогли точнее всего измерить возможную массу частиц света.

Быстрые радиовсплески — это яркие космические вспышки, которые, подобно стартовому сигналу, запускают гонку радиоволн через Вселенную. Астрономы использовали их как естественную лабораторию, чтобы проверить, обладает ли массой фотон — квант света, частица-переносчик электромагнитного взаимодействия. Если бы масса у фотона существовала, то, согласно теории, скорость света в вакууме перестала бы быть универсальной константой и зависела бы от его цвета: синие лучи, как более тяжёлые бегуны, отставали бы от красных. Однако наблюдения за временем прихода импульсов на разных частотах показывают, что любая задержка полностью объясняется сопротивлением межгалактического водорода — разреженного газа, который лишь слегка тормозит волны из-за взаимодействия со свободными электронами. Иными словами, дисперсия радиосигнала целиком укладывается в известную плазменную физику, не оставляя места для гипотетической «цветной» разницы скоростей.

Исследователи учли разные сценарии расширения Вселенной, включая влияние тёмной энергии — загадочной субстанции, ускоряющей это расширение, и на основе анализа задержек установили новый верхний предел: масса фотона легче 5×10⁻⁵¹ кг. Это в миллиарды раз меньше массы самой лёгкой известной частицы. Потрясает точность метода: далёкий синий свет опережал бы красный всего на секунду — и этот крошечный сдвиг уже был бы замечен современными радиотелескопами, но его нет. Аналогия с бегунами упрощает картину: на самом деле речь идёт не о «тяжести» в бытовом смысле, а о том, что ненулевая масса покоя вносит частотно-зависимую поправку в дисперсионное соотношение.

Результат укрепляет основу физики, заложенную Альбертом Эйнштейном: свет по-прежнему остаётся самым быстрым и безмассовым гонщиком, а специальная теория относительности с её постулатом о постоянстве скорости света получает ещё одно наблюдательное подтверждение.

Если бы фотон обладал такой массой, то на дистанции до галактики Андромеды синий луч опоздал бы к финишу на триллионную долю секунды.

Учёные
James Clerk MaxwellAlbert A. MichelsonHendrik LorentzHenri PoincaréAlbert EinsteinMax Planck
Понятия
безмассовая частица микроволновый фотон диапазон масс предел массы нейтронной звезды рентгеновский фотон функция рассеяния точки давление излучения быстрый радиовсплеск радиоимпульс коэффициент диффузии мера дисперсии напряжённость Хаббла гамма-всплеск измерение реликтового излучения z-бозон радиус звезды принцип постоянства скорости света предел Чандрасекара предел массы эффективность фотонов