Me gustaría dar un punto de vista distinto del previsto en Qmechanic la respuesta.
La razón no es debido a la invariancia gauge. De hecho, la invariancia gauge es sólo una declaración de redundancia y que no puede tener ningún consecuencias físicas.
Mi respuesta es la siguiente: el fotón sin masa porque tiene sólo 2 grados de libertad, mientras que ser de spin-1. Esta es una afirmación completamente independiente de la teoría de la perturbación, los diagramas de Feynman y, de hecho, incluso QFT. Se mantendría en cualquier relativista de la teoría cuántica como la teoría de cuerdas.
Si después de hacer teoría de la perturbación, uno sería capaz de cambiar el número de grados de libertad de que sería una señal de una inconsistencia de la teoría (como una violación de la invariancia gauge) o que el punto que están perturbando alrededor no es una buena aproximación de lo que queremos describir (una enorme de fotones implica extra grados de libertad, es decir, el stuckelberg campo también conocido como el bosón de goldstone comido en el mecanismo de Higgs, que debería haber incluido para empezar).
Fraseo algo diferente, estoy diciendo que es algo más transparente/física la definición de una teoría mediante la especificación de su físico grados de libertad y sus números cuánticos, que en lugar de dar un local de lagrange y su redundancia (invariancia gauge) para eliminar el material adicional que no es físico (como el longitudinal a modo de extra asociado con una sería de fotones de la masa).
Añadido en respuesta a algunos comentarios
Creo que es mejor si puedo añadir algunas aclaración de observaciones acerca de la invariancia gauge que puede notoriamente confundir a la gente.
Invarianza de norma no es sino una declaración de la equivalencia de las dos teorías. Teorías a y B, los cuales están relacionados por un medidor de transformación son físicamente equivalentes. Si la invariancia gauge está roto perturbativa significa que las dos teorías no son realmente equivalentes. Por ejemplo, imagina que generar una masa plazo, ya que el OP es de imaginar: las dos teorías con y sin la masa plazo son físicamente distintos desde, por ejemplo, ahora las interacciones electromagnéticas son ya sea de largo o corto alcance. De hecho, uno siempre puede restaurar la invariancia gauge pero en el premio de la adición de nuevos grados de libertad que de hecho hacer que las dos teorías distintas. Por ejemplo, una teoría con un fotón de masa $m^2 A_\mu^2$ puede ser hecho invarianza de norma mediante la adición de un grado adicional de libertad $\phi$, y luego hacer la $\phi$ físicamente irrelevante de nuevo por el acoplamiento de un medidor invariancia manera, $m^2 A_\mu^2\rightarrow m^2(A_\mu-\partial_\mu\phi/v)^2$. Ahora, la teoría contiene en el principio 3+1 grados de libertad ($3$$A_\mu$$1$ de la $\phi$) pero en realidad sólo $3$ son de tipo físico debido a la invariancia gauge $A_\mu\rightarrow A_\mu+\partial_\mu\Lambda$, $\phi\rightarrow \phi+v\Lambda$ (por ejemplo, puede fijar el medidor mediante la selección de $\Lambda=-\phi/v$). Los sobrevivientes de las 3 d.o.f son sólo el original d.o.f de una enorme spin-1 de partículas.
Con todo, si queremos describir una teoría de dos d.o.f. dicho de una masa de spin-1 de partículas con un local de lorentz vector covariante $A_\mu$, usted necesita invarianza de norma para quitar la extra longitudinal d.o.f., para hacerlos physycically equivalente. La implicación es $m^2=0 \mbox{ (or spin-1 with d.o.f=2)}\Rightarrow \mbox{gauge invariance}$, y no al revés, ya que siempre se puede construir un invariante gauge de la teoría con una masa plazo (es decir, para un 3 física d.o.f para un spin-partículas de 1) como se ha hecho anteriormente: $\mbox{gauge invariance}\nRightarrow m=0$ (que es spin-1 con 2 d.o.f.). Si al hacer teoría de la perturbación que fueron a la generación de una masa plazo para el fotón significa que el perturbado de la teoría y de la teoría original no son iguales, y no se puede usar $A_\mu$ a describir en una forma matemáticamente, de forma coherente, a solo dos d.o.f. por más tiempo.
