Partículas sem massa, como fótons, não são considerados matéria. Por que?
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Explicação:
Olá, para respondermos esta questão precisamos relembrar alguns conceitos:
O que é um fóton?
São partículas que compõem a luz e podem ser definidos como pequenos “pacotes” que transportam a energia contida nas radiações eletromagnéticas. Segundo a equação de Einstein, a energia de um objeto depende de uma relação entre sua massa e sua velocidade. Igualando essa equação àquela que define a energia de um fóton, podemos definir sua massa. Esse elemento não possui massa de repouso, ou seja, não apresentará massa se estiver em repouso. A maneira mais simples de responder a esta questão é relacionando a equação de Einstein com a relação de De Broglie.
Teoria da Relatividade:
A teoria da relatividade especial, apresentada em 1905, apresenta uma equação para a energia relativística de uma partícula:
E² = (m0.c²)² + (p.c)²
onde “m0″ é a massa em repouso da partícula, “c” a velocidade da luz, e “p” o momento. É a forma mais completa da famosa equação de Einstein.
O que é a Teoria Especial da Relatividade de Einstein?
No caso do fóton, a massa em repouso é zero. Como vimos, a equação da energia torna-se E = p.c. Einstein também introduziu o conceito de massa relativística (e a equivalência massa-energia) no mesmo trabalho em que apresentou a teoria da relatividade especial. Podemos escrever então:
m.c² = p.c
Neste caso, “m” é a massa relativística, portanto
m = p/c
Em outras palavras, um fóton tem uma massa relativística, que é proporcional ao seu momento.
Relação de De Broglie
A relação de De Broglie surge da teoria quântica, especificamente da dualidade entre onda e partícula, e estabelece que
λ = h/p
onde “λ” (lambda) é o comprimento de onda, “h” é a constante de Planck, e “p” o momento. Daí temos que
p = h/λ
relacionando o comprimento de onda e o momento da partícula. Combinando os dois, o resultado é
m = E/c² = h/λc
Não podemos esquecer que a massa “m” é a massa relativística. Com isto, chegamos à conclusão que os fótons tem uma “massa” que é inversamente proporcional ao seu comprimento de onda.
Pela teoria de Newton, fótons sofrem influência da gravidade. Einstein generalizou a massa newtoniana na massa relativística, então podemos tratar as duas como se fossem a mesma coisa.
Obrigado.
Espero ter ajudado!
De uma forma simples, não pode ser considerado matéria porque matéria é tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço. Os fótons não obedecem a isso.
Bons estudos!!!!