Le particelle senza massa devono viaggiare alla velocità della luce?

Sì, nel quadro della SR tutte le particelle senza massa viaggiano sempre alla velocità della luce. Pertanto, sarebbe molto meglio se la velocità della luce fosse rinominata "la velocità delle particelle senza massa" [nel vuoto].

Il modo classico di spiegare questo è che una particella ha intrinsecamente qualcosa chiamato massa a riposo, cioè la massa della particella nel suo quadro di riposo (un sistema di coordinate dove la particella è a riposo). Tuttavia, è impossibile formare un quadro di riposo per una particella che si muove alla velocità della luce (perché, si sa, il punto centrale della SR è che la luce si muove alla velocità c in TUTTI i quadri di riferimento, incluso qualsiasi cosa si proponga come quadro in cui la luce è a riposo. Di solito i grafici di Minkowski vengono disegnati sulla lavagna per rendere questo punto). E così si sostiene che nessun fotogramma di riposo <> nessuna massa.

Tuttavia, alla maggior parte dei fisici non piace molto questa faccenda della separazione tra massa a riposo e massa relativistica, perché in realtà non è necessaria nel vero formalismo della SR, che potrebbe essere un po' oltre il primo corso universitario che tratta l'argomento.

Il modo più corretto di dirlo è che una particella ha un solo tipo di massa definito come il quadrato del suo quadruplice vettore di quantità di moto Lorentz-invariante P (un vettore di energia e la quantità di moto normale 3d p)

[math]m = |P|^2 = |\sinistra(\frac{E}{c}, \vec{p}destra)|^2 = \sinistra(\frac{E}{c}destra)^2- \vec{p}||^2[/math]

Ora inserendo v=c sopra si ottiene zero in tutti i frame senza dover blaterare sui frame di riposo.