Es un resultado bien conocido de la teoría de la relatividad especial que el fotón no tiene masa en reposo, porque para que una partícula alcance la velocidad de la luz, debe tener masa en reposo cero. No profundizaré más en esto, pero el lector interesado puede ver estas preguntas para obtener más información:
¿Cómo puede un fotón no tener masa y aun así viajar a la velocidad de la luz?
¿Por qué los fotones no pueden tener masa?
Además, este enlace de Wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Photon#Experimental_checks_on_photon_mass
Ahora mi pregunta es ¿qué pasa con un fotón en un espacio no vacío? Es bien sabido que la luz en espacios no vacíos viaja un poco más lento que su velocidad en el espacio vacío. ¡Pero eso significa que el fotón no puede tener una masa en reposo cero, ya que cada partícula sin masa siempre debería alcanzar la velocidad de la luz (ver los enlaces de arriba)! ¿Cómo se puede explicar esto?
Supongamos por el momento que la respuesta a esta pregunta es que el fotón tiene una masa extremadamente pequeña en espacios no vacíos. Pero dirijamos un rayo de luz hacia una caja de vidrio que está completamente vacía. Ahora, antes de llegar al espacio vacío dentro de la caja, tiene una velocidad c - , dónde es un pequeño número real positivo. Una vez que ingresa al espacio vacío, debe elevarse a la velocidad exacta de la luz. Sin embargo, es un resultado de la relatividad especial que cualquier partícula con una masa distinta de cero, por pequeña que sea, no puede alcanzar la velocidad de la luz.
¿No podría esto significar que el fotón sí tiene una masa, pero una muy, muy pequeña, y que en realidad se está moviendo a una velocidad menor que el límite máximo universal de velocidad?
En realidad, no, algo diferente está pasando. En los materiales, la razón por la que la luz viaja más despacio que se debe a que los fotones ocasionalmente chocan con los átomos y son absorbidos y luego reemitidos. Entonces, la velocidad promedio con la que se propagan es menor que la velocidad de la luz. Sin embargo, entre las interacciones con los átomos, el fotón viaja a una velocidad . (NB, esta es una simplificación de la imagen mecánica cuántica real, aunque produce los mismos resultados) No hay evidencia que sugiera que el fotón tiene una masa.
La excepción sería en los superconductores, donde el fotón adquiere algún tipo de masa efectiva, pero no estoy completamente familiarizado con los detalles de ese proceso.
twistor59