Si los fotones terminan teniendo una pequeña masa, digamos $10^{-54}~\rm kg$ ¿cuál sería la velocidad universal de las partículas sin masa?

Question

En primer lugar, no soy ningún experto, así que lo siento si me confundo en algo, pero he intentado investigar todo lo posible antes de preguntar esto.

Así que, aunque se acepta más o menos que los fotones no tienen masa (a pesar de esta pregunta, creo que esto es cierto), también sabemos que es posible que sólo tenga una masa muy muy pequeña. Creo que $10^{-54}~\rm kg$ es actualmente el máximo límite posible que puede tener.

Así que mi pregunta es, si el fotón acaba teniendo masa, entonces qué efecto tendría eso en el valor de $c$ ? ¿Es posible que el nuevo $c$ ¿podría ser infinito o casi infinito? O es más probable que sea un poco más rápido que un fotón.

En segundo lugar, ¿qué implicaciones tendría esto en la expansión del universo? Sabemos que el universo se expande más rápido de lo que la luz puede seguir debido a lo que conocemos del espacio-tiempo. ¿Habría algún tipo de correlación posible entre este nuevo $c$ ¿y esa expansión?

Edición: Y para aclarar, cuando me refiero al nuevo $c$ Me refiero a la velocidad de una posible partícula sin masa en el caso de que los fotones tengan masa. No a la velocidad de la luz en el vacío.

Answer 1

El límite c proviene de Ecuaciones de Maxwell para las ondas electromagnéticas en el vacío. Esto no sabe de fotones, es pura matemática dados los campos E y B y la permitividad y permeabilidad del espacio libre.

$$c= \frac1{\sqrt{\mu_0\varepsilon_0}}= 2.99792458\times 10^8~\mathrm{ms^{-1}}\;.$$

Si los fotones tienen una masa dentro del límite experimental, Electrodinámica cuántica y la forma en que los resultados de la QED se conectan con las ondas electromagnéticas clásicas, la luz. La validación de las ecuaciones de Maxwell no está en duda, hay innumerables confirmaciones experimentales. Así que la luz se moverá con velocidad c de todos modos, independientemente del fotón .

Habría que establecer una teoría que construyera la onda clásica con velocidad y su límite c a partir de fotones con masas diminutas. El modelo estándar de la física de partículas cambiaría mucho.

El modelo estándar se ajusta a los datos existentes y predice los nuevos con gran precisión. Cualquier modificación drástica debería predecir resultados medibles para poder considerarlo como un nuevo modelo de la naturaleza.

Por ello, la lectura errónea de los datos experimentales sobre los haces de neutrinos que asignaron a velocidades de los neutrinos superiores a c (y los neutrinos tienen una masa diminuta) crearon tal furor. Todo el modelo estándar tendría que cambiar. Afortunadamente se demostró que era un error experimental.