(به انگلیسی: Photon) که معمولاً با نماد نمایش داده می‌شود، یک است. فوتون یک یا به‌عبارتی کم‌ترین مقدار قابل اندازه‌گیری در یک مانند ( و ) محسوب می‌شود و همچنین در نقش برای نیز عمل می‌کند. فوتون‌ها فاقد جرم هستند و اگرچه سرعت فوتون به محیط بستگی دارد اما در محیط خلأ، همواره با سرعتی معادل ۲۹۹٬۷۹۲ کیلومتر بر ثانیه حرکت می‌کنند.
 مانند همه ، بهترین توضیح را در مورد فوتون‌ها ارائه می‌نماید، ذراتی که مانند الکترون‌ها از خود نشان می‌دهند؛ به‌طوری که دارای هر دو خاصیت موجی و ذره‌ای هستند. مفهوم مدرن فوتون از پژوهش‌های در طول دو دهه ابتدایی سرچشمه می‌گیرد، کسی که از تحقیقات را بر پایه کارهای بنا کرد. ماکس پلانک در تلاش برای توضیح این‌که چطور ماده و تابش الکترومغناطیس می‌توانند با یکدیگر در تعادل باشند، پیشنهاد کرد که انرژی ذخیره شده در اجسام مادی، متشکل از تعداد صحیحی از واحدهایی هم‌اندازه و مجزا از یک‌دیگر است. اینشتین پیشنهاد کرد که خود نور از واحدهای مجزایی از انرژی تشکیل شده‌است. آزمایش‌های انجام شده، نظر اینشتین در مورد نور را تأیید کرد و در سال ۱۹۲۶، واژه را برای این واحدهای انرژی ترویج کرد. 
 در در ، فوتون‌ها و سایر ذره‌های بنیادی به‌عنوان نتایج ضروری قوانین فیزیکی که دارای تقارن مشخص در هر نقطه از فضا-زمان هستند، توصیف می‌شوند. خواص ذاتی ذره‌هایی مانند ، و توسط تعیین می‌شوند. مفهوم فوتون منجر به دستاوردهای بسیار مهمی در و تجربی گردید که از ، ، و در از جمله آن‌ها هستند. مفهوم فوتون همچنین در زمینه‌هایی مانند ، میکروسکوپ‌های دارای قدرت تفکیک بالا و استفاده شده‌است. اخیراً، فوتون‌ها به‌عنوان عناصر مورد استفاده در ساخت ، کاربرد در و مانند ، مورد پژوهش قرار گرفته‌اند.
 واژه (مفرد و برگرفته از عبارت لاتین ) تا قبل از سال ۱۹۰۰، برای اشاره به ذرات یا مقادیری از کمیت‌های مختلف مانند الکتریسیته به کار برده می‌شد. در سال ۱۹۰۰ آلمانی که مشغول مطالعه بود، پیشنهاد کرد که اگر انرژی ذخیره شده درون یک مولکول، کمیتی مجزا و متشکل از تعداد صحیحی از واحدهایی هم‌اندازه و مجزا از یک‌دیگر با عنوان در نظر گرفته شود، مشاهده‌های تجربی به‌ویژه در طول موج‌های کوتاه‌تر قابل توضیح خواهد بود. درسال ۱۹۰۵ آلبرت اینشتین، در مقاله‌ای که منتشر کرد پیشنهاد نمود که بسیاری از پدیده‌ای مرتبط با نور، مانند و ، با استفاده از امواج الکترومغناطیس به‌صورت بسته‌های موجی مجزا و دارای موقعیت مشخص، بهتر توضیح داده می‌شوند. او این بسته‌های موجی را (به : )(به : ) نامید.
 نام فوتون، برگرفته از واژه‌ای یونانی برای نور به نام (به : )(به : ) است. با اشاره به که این واژه را در نامه‌ای به در سال ۱۸ دسامبر سال ۱۹۲۶ رایج کرد، از واژه فوتون استفاده کرد. همین نام قبلاً نیز مورد استفاده قرار گرفته بود اما تا زمان لوییس به‌صورت گسترده مورد پذیرش قرار نگرفته بود. به‌عنوان مثال در فوتون در سال ۱۹۱۶ توسط فیزیک‌دان آمریکایی، لئنوارد تی. ترولند، در سال ۱۹۲۱ توسط فیزیک‌دان ایرلندی، ، در سال ۱۹۲۴ توسط فیزیک‌دان فرانسوی، و در سال ۱۹۲۶ توسط فیزیک‌دان فرانسوی دیگری به‌نام استفاده شده بود. نام فوتون در ابتدا به‌عنوان واحدی مرتبط به روشنایی چشم و در نتیجه تشخیص نور مطرح شد و بعداً در متون مربوط به فیزیولوژی مورد استفاده قرار گرفت. با این‌حال، نظریه وولفرز و لوییس توسط آزمایش‌های بسیاری نقض و هرگز پذیرفته نشد. نام فوتون در واقع پس از این‌که کامپتون از آن استفاده کرد، ترویج پیدا کرد. 
 در فیزیک، یک فوتون معمولاً با علامت (عبارت یونانی ) نمایش داده می‌شود. این نماد احتمالاً برگرفته از است که در سال ۱۹۰۰ توسط کشف، توسط در سال ۱۹۰۳ نام‌گذاری و در سال ۱۹۱۴، توسط رادرفورد و نشان داده شد که یک تابش الکترومغناطیس است. در شیمی و ، فوتون‌ها معمولاً با نماد نشان داده می‌شوند که معادل انرژی فوتون و حرف یونانی ( ) نماینده و معادل فوتون است. در موارد معدودی ممکن است فوتون به‌صورت نیز نمایش داده شود که در آن حرف اشاره به فرکانس فوتون دارد. 
 فوتون بدون جرم ، فاقد بار الکتریکی و ذره‌ای پایدار است. در خلأ، یک فوتون دارای دو حالت ممکن است. فوتون در یک محسوب می‌شود و بنابراین تمامی عددهای کوانتومی آن (مانند ، و ) برابر با صفر هستند. همچنین، فوتون از پیروی نمی‌کند و در عوض از تبعیت می‌کند. 
 فوتون‌ها طی فرایند طبیعی بسیاری منتشر می‌شوند. به‌عنوان مثال، زمانی‌که یک شتاب داده شود، شروع به انتشار می‌نماید. در طول یک انتقال مولکولی، اتمی یا هسته‌ای به سطوح انرژی پایین‌تر، فوتون‌هایی با مقادیر انرژی مختلفی تا ، منتشر می‌شوند. فوتون‌ها همچنین می‌توانند زمانی منتشر شوند که یک ذره و مرتبط با آن، دچار می‌شوند (به‌عنوان مثال مانند ). 
 همچنین ببینید: در فضای خالی، فوتون با (c) حرکت می‌کند و انرژی و اندازه حرکت آن با معادله مرتبط است که در این معادله، معادل اندازه بردار اندازه حرکت است. این موضوع از معادله نسبیتی پایین با قرار دادن m=۰، به‌دست می‌آید: 
 
 
 انرژی و یک فوتون فقط به فرکانس آن ( ) یا به‌صورت وارونه‌ای به ( ) آن وابسته است.
 
 
 
 جایی‌که نماد ، معادل و است.
 به‌علت این‌که در راستای حرکت فوتون است، ابعاد اندازه حرکت برابر است با:
 
 
 فوتون همچنین حامل کمیتی به‌نام است که مقدار آن مستقل از فرکانس فوتون است. چون فوتون‌ها معمولاً با سرعت نور در حال حرکت هستند، اسپین به بهترین شکل با استفاده از اجزای شده در امتداد حرکت فوتون بیان می‌شود که به‌همین طریق آن برابر با ± است. این دو حالت مارپیچگی ممکن، اصطلاحاً مارپیچیدگی‌های راست‌گرد و چپ‌گرد نامیده می‌شوند که مشابه دو حالت فوتون هستند. 
 برای نشان دادن اهمیت این فرمول‌ها، یک ذره با خود در یک فضای آزاد باید منجر به ایجاد حداقل دو فوتون شود. در ، برخورد پادذره‌ها فاقد اندازه حرکت خالص هستند، در حالی‌که یک فوتون منفرد همیشه دارای اندازه حرکت است (چون همان‌طور که شاهد بوده‌ایم، اندازه حرکت توسط فرکانس یا طول موج تعیین می‌شود که این متغیرها نیز نمی‌توانند صفر باشند). بنابراین، (یا معادل آن: ) نیازمند حداقل ایجاد حداقل دو فوتون با اندازه حرکت صفر است. انرژی دو فوتون یا معادل آن، فرکانس‌های آن‌ها، ممکن است توسط تعیین شود.
 از منظر دیگر، فوتون می‌تواند به‌عنوان پادذره خودش در نظر گرفته شود (بنابراین یک آنتی‌فوتون همان فوتون معمولی است). فرایند معکوس، است که در زمانی‌که یک فوتون پرانرژی مانند فوتون‌های سازنده امواج گاما از درون ماده عبور می‌کند و انرژی خود را از دست می‌دهد، سازوکار غالب است. این فرایند در واقع معکوس فرایند نابودی یک فوتون در یک است.
 فرمول کلاسیک انرژی و اندازه حرکت می‌تواند برمبنای رخدادهای فوتونی بیان شود. به‌عنوان مثال، الکترومغناطیس بر روی یک جسم ناشی از فوتون در واحد زمان در واحد سطح برای آن جسم است، زیرا فشار یک نیروی وارده بر واحد سطح اس و نیرو در اندازه حرکت در واحد زمان تغییر می‌کند. 
 هر فوتون حامل دو شکل مستقل و مجزا از است. برای یک فوتون مشخص همیشه برابر با + یا − است. برای یک فوتون مشخص می‌تواند هر عدد صحیحی از جمله صفر باشد. 
 نظریه‌های پذیرفته شده امروزی در فیزیک، بر صفر بودن جرم فوتون تأکید دارند. اگر فوتون دارای جرم دقیقاً صفر نباشد، درنتیجه در خلأ، فوتون با سرعت نور حرکت نخواهد کرد و سرعت آن کمتر خواهد بود و به میزان فرکانس آن بستگی خواهد داشت. البته چنین موضوعی بر نسبیت بی‌تاثیر خواهد بود، چون سرعتی که از آن به‌عنوان سرعت نور یاد می‌شود، سرعت واقعی برای نور نخواهد بود و تنها یک ثابت طبیعی برای بالاترین حد سرعت است که هر جسمی در فضا-زمان، به‌صورت نظری قادر خواهد بود به آن برسد؛ بنابراین، سرعتی که امروزه برای نور تعیین شده‌است، معادل سرعت فوتون نبوده و تنها سرعت موج‌های فضا-زمان (مانند و ) خواهد بود.
 اگر فوتون، دارای جرم غیرصفر باشد، اثرات دیگری نیز به‌وجود خواهد آمد. در این صورت، اصلاح خواهد شد و دارای یک فیزیکی بیشتر خواهد شد. این اثرات کاوش‌های آزمایشی حساس‌تری از جرم فوتون را نسبت به وابستگی فرکانسی سرعت نور، منجر می‌شوند. اگر قانون کولن دقیقاً معتبر نباشد، درنتیجه این منجر به این می‌شود که در مجاورت یک میدان الکتریکی خارجی، ایجاد یک میدان الکتریکی درون یک رسانای توخالی ممکن شود. این موضوع موجب فراهم شدن امکان آزمون فوق‌العاده دقیق قانون کولن می‌شود. یک برای چنین آزمایشی دارای محدودیت است.
 حدود دقیق‌تر بالایی برای سرعت نور در آزمایش‌هایی که به‌منظور تشخیص اثرات ایجاد شده توسط ، به‌دست آمده‌اند. اگرچه به‌خاطر وجود در مقیاس‌های بسیار عظیم، خیلی بزرگ است، اگر فوتون فاقد جرم باشد، تنها قابل مشاهده خواهد بود. در صورتی‌که فوتون دارای جرم باشد، عبارت جرم پلاسمای کیهانی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. این حقیقت که چنین اثری مشاهده نشده‌است، به این موضوع اشاره دارد که فوتون دارای یک حد بالایی معادل است. پتانسیل برداری کهکشانی می‌تواند همچنین به‌صورت مستقیم با اندازه‌گیری گشتاور اعمال شده بر یک حلقه مغناطیسی شده، مورد جستجو واقع شود. از چنین روش‌هایی برای به‌دست آوردن حد بالایی دقیق‌تری از که توسط به‌دست آمده، استفاده می‌شود.
 این حدود بالایی دقیق‌تر از اثرات غیرمشاهده‌ای ایجاد شده توسط پتانسیل برداری کیهانی به‌صورت یک وابسته مدل نشان داده شده‌اند. اگر جرم فوتون از طریق ایجاد شود، درنتیجه حد بالایی ناشی از آزمون قانون کولن معتبر خواهد بود. ((انرژی فوتون از کجا تأمین می‌شود ؟))
 تحقیقات زیادی به کاربردهای فوتون در زمینه اختصاص داده شده‌است. مطالعات زیادی در مورد فوتون‌ها به‌منظور استفاده از آن‌ها به‌عنوان اجزای سازنده فوق‌العاده سریع انجام شده‌است و در این میان فوتون‌ها، بخش اصلی تحقیقات را به خود اختصاص داده‌است. زمینه تحقیقاتی فعال دیگری در زمینه مطالعه فوتون‌ها هستند که شامل مواردی مانند ، ، ، است. با این‌حال، چنین فرایندهایی معمولاً نیازی به خود فوتون‌ها ندارند و غالباً ممکن است که با استفاده از اتم‌ها به‌عنوان نوسان‌گر غیرخطی به انجام برسند. فرایند غیرخطی اغلب برای تولید حالت‌های تک فوتونی استفاده می‌شود. سرانجام، فوتون‌ها در برخی از زمینه‌های مربوط به ، به‌ویژه در ضروری هستند.
{"title": "فوتون", "link": "https://fa.wikipedia.org//w/index.php?title=%D9%81%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%86&oldid=35084756", "language": "fa"}