光子真的无质量吗？新研究将质量上限降低

以光子为代表的光的本质，几个世纪以来一直吸引着科学家，一个仍在探索的基本问题是光子是否具有质量。虽然流行的理论，即粒子物理学的标准模型，认为光子是无质量的，但标准模型之外的理论假设光子有一个很小但非零的质量。最近发表的一项研究，利用超宽带脉冲星计时数据和快速射电暴去分散脉冲来限制光子质量的上限。

该研究的关键在于非零质量光子在空间中传播的影响，特别是在等离子体介质(如星际气体)中。与无质量的光子相比，具有质量的光子会经历延迟，延迟与光子质量的平方成正比，与频率的四次方成反比。标准色散关系决定了光如何在不同介质中传播，这种偏离为限制光子质量提供了机会。

该研究采用了两种强大的工具：

超宽带脉冲星计时数据：脉冲星是快速旋转的中子星，它们会发射出辐射束。通过精确测量这些脉冲到达地球的时间，天文学家可以检测到由各种因素（包括星际介质）引起的微小偏差。与传统方法相比，超宽带观察提供更宽的频率范围，为潜在的质量诱导延迟提供更灵敏的探测器。来自帕克斯脉冲星计时阵列（PPTA）的数据是该研究中使用的主要示例。