입자 이야기-광자편

광자는 전자기력을 매개하는 기본 입자로, 전자기장의 양자화된 에너지 단위이다. 질량과 전기적 전하가 없는 게이지 보손이며, 진공에서는 항상 빛의 속도로 이동한다. 광자는 가시광선뿐 아니라 전파, 적외선, 자외선, X선 등 모든 전자기파를 구성한다. 에너지는 진동수에 비례하며 플랑크 상수를 이용해 E=hf로 나타낼 수 있다. 광자는 스핀 1을 가지지만 질량이 없기 때문에 두 가지 편광 상태만 존재한다. 전자기력은 전하를 가진 입자들이 광자를 교환하는 과정으로 설명되며, 전자와 같은 하전 입자가 가속하거나 에너지 준위가 변할 때 실제 광자가 방출되거나 흡수될 수 있다. 광자는 다른 기본 입자와 달리 정지 상태를 가질 수 없으며, 진공에서 고유시간도 흐르지 않는다. 또한 광자는 보손이므로 같은 양자 상태에 여러 개가 존재할 수 있다. 양자역학적으로 광자는 파동성과 입자성을 동시에 나타내며, 광전 효과와 이중슬릿 실험 등은 이러한 빛의 양자적 성질을 보여주는 대표적인 사례이다.