ФОТОН (g) (від грец. Phos, рід. Падіж photos - світло) - елементарна частинка. квант ел - магн. поля. Маса спокою Ф. mg дорівнює нулю (експери. Обмеження mg <5. 10 -60 г), и поэтому его скорость равна скорости света . Спин Ф. равен 1 (в единицах h ), и, следовательно, Ф. относится к бозонам . Частица со спином J и ненулевой массой покоя, согласно квантовой механике. имеет 2J +1 спиновых состояний, различающихся проекцией спина, но, поскольку mg =0. Ф. может находиться только в двух спиновых состояниях с проекциями спина на направление движения (спиралъностью) + 1; этому свойству в классич. электродинамике соответствует поперечность эл--магн. волны.
Т. к. Не існує системи відліку, в якій Ф. спочиває, йому не можна приписати потужність. внутрішньої парності. За електричні. і магн. мультипольного системи зарядів (2 l -поля; см. Мультипольне випромінювання). випромінюючи даний Ф. розрізняють стану Ф. електричні. і магн. типу; парність електричні. мультипольного Ф. дорівнює (-1) l. магнітного- (- 1) l +1. Ф.- істинно нейтральна частинка і тому має потужність. зарядним парністю С (С = -1). Крім електромагнітної взаємодії Ф. бере участь в- гравітаційній взаємодії.
Подання про Ф. виникло в ході розвитку квантової теорії і теорії відносності [термін «Ф.» був введений Г.Льюісом (G.Lewis) в 1929]. У 1900 М. Планк (М. Planck) отримав ф-лу для спектра теплового випромінювання абсолютно чорного тіла (див. Планка закон випромінювання). виходячи з припущення, що випромінювання ел - магн. хвиль відбувається потужність. порціями - "квантами", енергія яких брало може приймати лише дискретний ряд значень, кратних неподільної порції - кванту, де w-частота ел - магн. хвилі. Розвиваючи ідею Планка, А. Ейнштейн ввів гіпотезу світлових квантів, згідно якої ел - магн. випромінювання саме складається з таких квантів, і на її основі пояснив ряд закономірностей фотоефекту, люмінесценції. фотохім. реакцій. Побудована Ейнштейном спец. теорія відносності (1905) створила передумови для того, щоб вважати ел - магн. випромінювання однієї з форм матерії, а світлові кванти - реальними елементарними частинками. У дослідах А. Комптона (A. Compton) з розсіювання рентген. променів було встановлено, що кванти випромінювання підкоряються тим же кінематіч. законам, що й частки речовини, зокрема квант випромінювання з частотою зі володіє також і імпульсом (див. Комптона ефект).
В результаті розвитку квантової механіки стало ясно, що ні наявність хвильових властивостей, що виявляються в хвильових властивості світла, ні здатність зникати або народжуватися в актах поглинання і випускання не виділяють Ф. серед ін. Елементарних частинок. Виявилося, що всім часткам речовини, напр. електронам, притаманні не тільки корпускулярні, але і хвильові властивості, і була встановлена можливість взаємоперетворення елементарних частинок. Так, в ел - статичний. поле атомного ядра Ф. з енергією> 1 МеВ може перетворитися в електрон і позитрон (процес народження пар). а при зіткненні електрона і позитрона може статися їх анігіляція в два (або три) g-кванта.
Квантової теорії взаємодії Ф. з заряджу. лептона-ми з урахуванням їх можливих взаємоперетворення є квантова електродинаміка. Взаємодія Ф. з адронами і атомними ядрами описується за допомогою разл. теорегіч. моделей: векторної домінантності, моделі партонов і ін. В 60-х рр. була створена теорія електрослабкої взаємодії - єдина теорія ел - магн. і слабкої взаємодій. в якій Ф. виступає разом з трясучи гіпотетічен. "Переносниками" слабкої взаємодії - проміжними векторними бозонами. В теоріях, які об'єднують разл. фундам. взаємодії на основі суперсиметрії. Ф. має свого гіпотетічен. суперпартнёра - Фотину.