Դիտել Ֆոտոն էջի վիքիկոդը

{{Լավ հոդված}}
{{Տեղեկաքարտ Տարրական Մասնիկ
 | անուն = Ֆոտոն
 | պատկեր = [[Պատկեր:LASER.jpg|275px]]
 | Վերնագիր = Լազերից կոհերենտային փնջով ճառագայթված ֆոտոնները
 | Կազմություն = [[Տարրական մասնիկ]]
 | Դասակարգում = [[Տրամաչափային բոզոն]]
 | Վիճակագրություն = [[Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրություն|Բոզոնային]]
 | Փոխազդեցություն = [[Էլեկտրամագնիսականություն]]<br/> [[Ձգողականություն]]
 | Տեսակների քանակ = 1
 | Հակամասնիկ = չունի
 | Տեսություն = [[Մաքս Պլանկ]] (1900)<br/> [[Ալբերտ Այնշտայն]]
 | Հայտնագործում = 1923 թ.
 | Նշանակում = <math>~\gamma,</math> երբեմն <math>~\gamma^0,  h\nu</math>
 | Զանգված = 0 (&lt; 10<sup>−18</sup> [[էՎ]]<ref name="DPG">[http://pdg.lbl.gov/2009/tables/rpp2009-sum-gauge-higgs-bosons.pdf Particle Data Group] (2008)</ref>)
 | Կյանքի տևողություն = Կայուն
 | Էլեկտրական լիցք = 0 (&lt;10<sup>-35</sup>[[Տարրական էլեկտրական լիցք|e]]<ref name="DPG" /><ref name="chargeless">{{Cite journal |last=Kobychev |first=V.V. |author2=Popov, S.B. |year=2005 |title=Constraints on the photon charge from observations of extragalactic sources |url=http://www.springerlink.com/content/dhq4600uw82n3kgk/ |journal=[[Astronomy Letters]] |volume=31 |issue=3 |pages=147–151 |arxiv=hep-ph/0411398 |bibcode=2005AstL...31..147K |doi=10.1134/1.1883345}}{{Չաշխատող արտաքին հղում|bot=InternetArchiveBot }} {{en icon}}
{{Cite journal |last=Altschul |first=B. |year=2007 |title=Bound on the Photon Charge from the Phase Coherence of Extragalactic Radiation |journal=Physical Review Letters |volume=98 |pages=261801}} {{en icon}}</ref>) 
 | Սպին = 1
 | Սպինային վիճակների թիվ = 2
 | Զույգություն = -1
}}

'''Ֆոտոն''' ({{lang-grc|φῶς}}` «լույս»), [[տարրական մասնիկ]], էլեկտրամագնիսական ճառագայթման (նեղ իմաստով՝ [[լույս]]ի) [[քվանտ]]։ Ֆոտոնը չունի [[հանգստի զանգված]] և կարող է գոյություն ունենալ միայն [[լույսի արագություն|լույսի արագությամբ]] շարժվելիս։ Ֆոտոնի [[էլեկտրական լիցք]]ը նույնպես [[չեզոք մասնիկներ|զրո]] է։ Ֆոտոնը կարող է գտնվել միայն երկու սպինային վիճակներում՝ շարժման ուղղության վրա ±1 սպինի պրոյեկցիայով ([[պարույրություն|պարույրությամբ]])։ Դասական էլեկտրադինամիկայում այս հատկությանը համապատասխանում է էլեկտրամագնիսական ալիքների շրջանային աջ և ձախ բևեռացումը։ Որպես քվանտային մասնիկ՝ ֆոտոնին ներհատուկ է [[մասնիկ-ալիքային երկվություն]]ը, այսինքն՝ ֆոտոնը ունի և մասնիկին, և [[Դը Բրոյլի ալիք]]ին բնորոշ հատկանիշներ։
Հանգստի զանգվածի զրոյական լինելու փաստը հաշվի առնելով՝ մի շարք հեղինակներ ֆոտոնը համարում են [[քվազիմասնիկ]]<ref>{{Cite web |author=В. И. Перель. |year=2003 |title=Лекции Переля по Теории Твердого Тела |url=http://edu.ioffe.ru/edu/perel |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20081023162237/http://edu.ioffe.ru/edu/perel |archive-date=2008 թ․ հոկտեմբերի 23 |accessdate=2012 թ․ փետրվարի 23 |publisher=Научно-Образовательный Центр ФТИ им. А. Ф. Иоффе}}</ref><ref>Статья В. В. Мигулина «Электромагнитные волны», Большая советская энциклопедия, том 30, ст. 67-68, М.: Советская энциклопедия, 1978</ref>։
Քվազիմասնիկների նման, ֆոտոնն ունի զրոյական հանգստի զանգված, սակայն տարածման համար միջավայրի կարիք չունի, ինչպես մյուս տարրական մասնիկները։
Ֆոտոնը նշանակվում է <math>~\gamma</math> տառով, այդ պատճառով հաճախ այն անվանում են [[Գամմա ճառագայթներ|գամմա-քվանտ]] (հատկապես բարձր էներգիայով ֆոտոնները)։ Ստանդարտ մոդելի տեսանկյունից ֆոտոնը [[տրամաչափային բոզոն]] է։ Վիրտուալ ֆոտոնները<ref>Д. В. Ширков, Виртуальные частицы, http://www.femto.com.ua/articles/part_1/0507.html, Гл. ред. Прохоров А. М., Физическая энциклопедия, М., Большая Российская энциклопедия, 1988, том 1</ref> էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը կրողներն են, ուստի ապահովում են փոխազդեցություն, օրինակ, երկու էլեկտրական լիցքերի միջև<ref>{{Cite web |title=Электромагнитное взаимодействие |url=http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4664.html |url-status=dead |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qY8kv9N?url=http://www.femto.com.ua/articles/part_2/4664.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2009 թ․ հուլիսի 20 |publisher=ФЭ}}</ref>։ Ֆոտոնը Տիեզերքում ամենաշատ տարածված մասնիկն է։ Մեկ [[նուկլոն]]ին ընկնում է շուրջ 20 միլիարդ ֆոտոն<ref>Вайнберг С., Первые три минуты, [пер. с англ. В. Строкова] - М.: Эксмо, 2011. - 208 с. - ISBN 978-5-699-46169-1 п. Реликтовое излучение, с. 84</ref>։

== Պատմություն ==
Լույսի ժամանակակից տեսությունը հիմնված է բազմաթիվ գիտնականների աշխատանքի վրա։ Էլեկտրամագնիսական դաշտի ճառագայթման և կլանման քվանտային բնույթը 1900 թ. առաջին անգամ ձևակերպել է [[Մաքս Պլանկ]]ը` [[ջերմային ճառագայթում]]ը բացատրելու համար։ «Ֆոտոն» տերմինի հեղինակը քիմիկոս Հիլբերտ Լյուիսն է (1926 թ.)<ref name="physicaldictionary">Статья Э. А. Тагирова, Физический энциклопедический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1984, ст. 826</ref>:
1905-1917 թթ. [[Ալբերտ Այնշտայն|Այնշտայնը]] հրապարակեց գիտափորձերի և Մաքսվելի դասական հավասարումների միջև եղած հակասությունների մասին վկայող մի շարք աշխատանքներ<ref name="Einstein1905">{{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein А.]] |year=1905 |title=Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt (trans. A Heuristic Model of the Creation and Transformation of Light) |url=https://archive.org/details/sim_annalen-der-physik_1905_17_1/page/132 |journal=Annalen der Physik |volume=17 |pages=132-148}}. An [[s:A Heuristic Model of the Creation and Transformation of Light|English translation]] is available from Wikisource.</ref><ref name="Einstein1909">{{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein А.]] |year=1909 |title=Über die Entwicklung unserer Anschauungen über das Wesen und die Konstitution der Strahlung (trans. The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation) |journal=Physikalische Zeitschrift |volume=10 |pages=817-825}}. An [[s:The Development of Our Views on the Composition and Essence of Radiation|English translation]] is available from Wikisource.</ref><ref name="Einstein1916a 318">{{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein А.]] |year=1916 |title=Strahlungs-emission und -absorption nach der Quantentheorie |journal=Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft |volume=18 |pages=318}}</ref><ref name="Einstein1916b">{{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein А.]] |year=1916 |title=Zur Quantentheorie der Strahlung |journal=Mitteilungen der Physikalischen Geselschaft zu Zürich |volume=16 |pages=47}} Նաև ''Physikalische Zeitschrift'', '''18''', 121-128 (1917)</ref>, մասնավորապես, [[ֆոտոէֆեկտ]]ի և էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հետ ջերմային հավասարակշռության մեջ գտնվող նյութի հատկության մասին։
Փորձեր արվեցին լույսի քվանտային հատկությունը բացատրել կիսադասական մոդելներով, որոնցում լույսը նախկինի պես նկարագրվում էր [[Մաքսվելի հավասարումներ]]ով` առանց հաշվի առնելու քվանտացումը, իսկ լույս առաքող և կլանող մարմիններին վերագրվում էին քվանտային հատկություններ (տե՛ս օրինակ [[Բորի տեսություն]]ը)։ Չնայած կիսադասական մոդելները իրենց ազդեցությունը թողեցին քվանտային մեխանիկայի զարգացման վրա (ինչի մասին մասնավորապես վկայում է այն, որ որոշ դրույթներ և նույնիսկ հետևություններ բացահայտորեն ընդգրկված են ժամանակակից քվանտային տեսության մեջ)<ref>
Редкин Ю. Н., Курс общей физики, Киров, ГГУ, 2006, ст. 152</ref>, փորձերը հաստատեցին Այնշտայնի ճշմարտացիությունը լույսի քվանտային բնույթի մասին (տե՛ս օրինակ [[ֆոտոէֆեկտ]])։
Պետք է նշել, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման էներգիայի քվանտացումը բացառություն չէ։ Քվանտային տեսության մեջ բազմաթիվ ֆիզիկական մեծությունների արժեքներ դիսկրետ (քվանտացված) են։ Օրինակ` [[անկյունային մոմենտ]]ը, [[սպին]]ը, կապված համակարգերի էներգիան։
Ֆոտոնի հասկացության կիրառումը նպաստեց նոր տեսությունների և ֆիզիկական սարքերի ստեղծմանը և խթանեց քվանտային մեխանիկայի փորձարարական և տեսական բազայի զարգացումը։ Օրինակ, հայտնագործվեցին [[լազեր]]ը, [[Մազեր (գեներատոր)|մազերը]], բացահայտվեց [[Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսատ|Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսացման երևույթը]], ձևակերպվեցին [[դաշտի քվանտային տեսություն]]ը և քվանտային մեխանիկայի հավանակային մեկնաբանությունը։ [[Տարրական մասնիկների ֆիզիկա]]յի ժամանակակից [[ստանդարտ մոդել]]ում ֆոտոնի գոյությունը հետևանք է այն բանի, որ [[տարածություն-ժամանակ]]ի ցանկացած կետում ֆիզիկական օրենքները ինվարիանտ են լոկալ [[տրամաչափային համաչափություն|տրամաչափային համաչափության]] նկատմամբ։ Այդ համաչափությամբ են որոշվում ֆոտոնի ներքին հատկությունները, ինչպես օրինակ էլեկտրական լիցքը, զանգվածը, սպինը։
Ֆոտոնի հասկացության կիրառումներից են [[ֆոտոքիմիա]]ն<ref>{{Cite web |title=Фотохимия |url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/FOTOHIMIYA.html |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qY9MMK2?url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/FOTOHIMIYA.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2009 թ․ ապրիլի 8 |publisher=Кругосвет}}</ref>, 
[[վիդեոտեխնիկա]]ն, [[համակարգչային տոմոգրաֆիա]]ն, մեծ թույլատվությամբ միկրոսկոպիան և միջմոլեկուլային հեռավորությունների չափումը։ Ֆոտոնը կիրառվում է նաև որպես [[քվանտային համակարգիչ|քվանտային համակարգչի]] և տվյալների փոխանցման համար նախատեսված գիտական սարքերի տարր (տե՛ս [[քվանտային կրիպտոգրաֆիա]])։

=== Անվանումների և նշանակումների պատմությունը ===
Սկզբնապես Ալբերտ Այնշտայնը ֆոտոնը կոչեց «Լուսային քվանտ» ({{lang-de|das Lichtquant}})<ref name="Einstein1905" />: Ներկայիս անվանումը ֆոտոնը ստացել է քիմիկոս Հիլբերտ Լյուիսի կողմից 1926 թ.<ref>{{Cite web |author=Илья Леенсон. |title=Льюис, Гильберт Ньютон |url=http://www.krugosvet.ru/articles/117/1011713/1011713a1.htm |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qY9m7Qc?url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/LYUIS_GILBERT_NYUTON.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2009 թ․ մարտի 13 |publisher=Кругосвет}}</ref>, որն իր հրապարակած տեսության մեջ ֆոտոնն անվանում է «անստեղծելի և անոչնչացնելի»<ref name="Lewis1926">{{Cite journal |last=Lewis |first=G. N. |year=1926 |title=The conservation of photons |journal=[[Nature]] |volume=118 |pages=874-875}} {{en icon}}</ref>։ Չնայած Լյուիսի տեսությունը փորձարարական տվյալներին հակասելու պատճառով տարածում չգտավ, բազմաթիվ ֆիզիկոսներ սկսեցին օգտագործել էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտի նոր անվանումը։ Հունարեն ֆոտոն նշանակում է «լույս»։
Ֆիզիկայում ֆոտոնը սովորաբար նշանակվում է հունական այբուբենի «գամմա» տառով՝ <math>~\gamma</math>: Այս նշանակումը առաջ է եկել [[1900]] թ. հայտնաբերված գամմա-ճառագայթումից, որը կազմված է բավականին մեծ էներգիա ունեցող ֆոտոններից։ Գամմա-ճառագայթումը՝ իոնացնող ճառագայթման երեք տեսակներից ([[ալֆա-մասնիկներ]], [[բետա-տրոհում]] և գամմա-ճառագայթներ) մեկը, հայտնաբերել է [[Պաուլ Ուլրիխ Վիլլարդ]]ը, իսկ դրանց էլեկտրամագնիսական բնույթը 1914 թ. ապացուցել են [[Էռնեստ Ռեզերֆորդ]]ը և [[Էդուարդ Անդրեյդ]]ը։ [[Քիմիա]]յում և [[օպտիկական ինժեներիա]]յում ֆոտոնների համար հաճախ կիրառվում է <math>~h \nu,</math>նշանակումը, որտեղ <math>~h</math>-ը [[Պլանկի հաստատուն]]ն է, <math>~\nu</math>-ն ` ֆոտոնի [[հաճախություն]]ը։

=== Ֆոտոնի հասկացության զարգացման պատմությունը ===
{{main|Լույս}}
[[Պատկեր:Young Diffraction.png|մինի|200px|ձախից|[[Թոմաս Յունգ]]ի փորձը` լույսի ինտերֆերենցը երկու ճեղքով, ([[1805]] թ.) ցույց տվեց, որ լույսը կարելի է դիտարկել որպես ալիք: Այսպիսով մերժվեցին լույսը որպես մասնիկների հոսք դիտարկելու նախորդ տեսությունները:]]

[[18-րդ դար]]ում մշակված տեսությունների մեծ մասում լույսը դիտարկվում էր որպես մասնիկների հոսք։ Նման տեսություններից մեկը 1021 թ. շարադրել է [[Իբն ալ Հայսամ]]ը իր «Օպտիկայի մասին գրքում», որտեղ գիտնականը լուսային ճառագայթը ներկայացնում է որպես փոքրագույն մասնիկների հոսք։ Այս մասնիկները «չունեն ոչ մի հայտնի հատկություն, բացի էներգիայից»<ref name="Rashed">
{{Cite journal |last=Rashed |first=R. |year=2007 |title=The Celestial Kinematics of Ibn al-Haytham |journal=Arabic Sciences and Philosophy |publisher=Cambridge University Press |volume=17 |issue=1 |pages=7-55 [19] |doi=10.1017/S0957423907000355 |quote=Իր օպտիկայում Հայթամը «լույսի փոքրագույն մասնիկները» բնութագրում է միայն այն հատկություններով, որոնք կարող են նկարագրվել երկրաչափորեն և ստուգվել փորձով}} {{en icon}}</ref>։
Քանի որ նման մոդելները չկարողացան բացատրել այնպիսի երևույթներ, ինչպիսիք են [[Լույսի անդրադարձում|բեկումը]], [[դիֆրակցիա]]ն և [[լույսի բեկում|կրկնակի բեկում]]ը, առաջարկվեց [[լույսի ալիքային տեսություն]]ը, որի հիմնադիրները դարձան [[Ռենե Դեկարտ]]ը (1963 թ. )<ref>
{{Cite book |last=Descartes R. |title=Discours de la méthode |publisher=Imprimerie de Ian Maire |year=1637}}</ref>, [[Ռոբերտ Հուկ]]ը (1665)<ref>
{{Cite book |last=Hooke R. |url=http://digital.library.wisc.edu/1711.dl/HistSciTech.HookeMicro |title=Micrographia: or some physiological descriptions of minute bodies made by magnifying glasses with observations and inquiries thereupon... |publisher=Royal Society of London |year=1667 |location=London (UK)}}</ref>, և [[Քրիստիան Հյուգենս]]ը (1678 թ.)<ref>
{{Cite book |last=Huygens C. |title=Traité de la lumière |year=1678}} . An [https://gutenberg.org/ebooks/14725 English translation] is available from Project Gutenberg</ref>:
Սակայն գերիշխողը լույսի դիսկրետ կազմության վրա հիմնված մոդելներն էին՝ գլխավորապես [[Իսահակ Նյուտոն]]ի հեղինակության ազդեցության շնորհիվ<ref name="Newton1730">
{{Cite book |last=Newton I. |title=Opticks |publisher=Dover Publications |year=1952 |isbn=0-486-60205-2 |edition=4th |location=Dover (NY) |pages=Book II, Part III, Propositions XII-XX; Queries 25-29 |no-pp=true |origyear=1730}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite web |title=Свет |url=http://www.krugosvet.ru/articles/22/1002294/1002294a1.htm |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qYA61ah?url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/SVET.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2009 թ․ մարտի 13 |publisher=Кругосвет}}</ref>։
XIX դարի սկզբում [[Թոմաս Յունգ]]ը և [[Օգյուստեն Ֆրենել]]ը իրենց փորձերում ակնառու կերպով ցույց տվեցին լույսի ինտերֆերենցի և դիֆրակցիայի երևույթներ, ինչից հետո մոտ 1850 թ. ալիքային մոդելները սկսեցին լայն ընդունելություն գտնել<ref>
{{Cite book |last=Buchwald |first=J. Z. |url=https://archive.org/details/riseofwavetheory0000buch |title=The Rise of the Wave Theory of Light: Optical Theory and Experiment in the Early Nineteenth Century |publisher=University of Chicago Press |year=1989 |isbn=0-226-07886-8 |oclc=18069573}} {{en icon}}</ref>
[[1856]] թ. [[Ջեյմս Մաքսվել]]ը իր [[Մաքսվելի հավասարումներ|տեսության]]<ref name="maxwell">
{{Cite journal |last=Maxwell J. C. |year=1865 |title=A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field |journal=[[Philosophical Transactions of the Royal Society of London]] |volume=155 |pages=459-512 |doi=10.1098/rstl.1865.0008}} {{en icon}}</ref> շրջանակներում առաջարկեց, որ լույսը էլեկտրամագնիսական ալիք է։ [[1888]] թ. [[Հենրիխ Հերց]]ը փորձնականորեն հաստատեց այս հիպոթեզը՝ առաջին անգամ նկատելով [[ռադիոալիք]]ները
<ref name="hertz">
{{Cite journal |last=Hertz H. |year=1888 |title=Über Strahlen elektrischer Kraft |journal=Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften (Berlin) |volume=1888 |pages=1297-1307}}</ref>:

[[Պատկեր:Light-wave.svg|մինի|340px|աջից|1900 թ. [[Մաքսվելի հավասարումներ|Մաքսվելի ալիքային տեսությունը]], ըստ որի [[էլեկտրամագնիսական ճառագայթում]]ը իրենից ներկայացնում է [[էլեկտրական դաշտ|էլեկտրական]] և [[մագնիսական դաշտ|մագնիսական]] դաշտերի տատանումներ, արդեն ավարտուն էր: Սակայն ավելի ուշ իրականացված մի քանի փորձեր այդ տեսության շրջանակներում բացատրություն չունեցան: Դրա հետևանքով ծնվեց մի գաղափար, ըստ որի լուսային ալիքի էներգիան պետք է ճառագայթվի և կլանվի hν մեծությամբ քվանտներով: Հետագա փորձերը ցույց տվեցին, որ լուսային քվանտները ունեն նաև իմպուլս, այդ պատճառով հնարավոր եղավ դրանք դիտարկել որպես [[տարրական մասնիկ]]ներ:]] 
[[Մաքսվելի հավասարումներ|Մաքսվելի ալիքային տեսությունը]], սակայն, ի զորու չէ բացատրել լույսի բոլոր հատկությունները։ Այդ տեսության համաձայն, լուսային ալիքի էներգիան պետք է կախված լինի միայն [[լույսի ինտենսիվություն]]ից, բայց ոչ հաճախությունից։ Իրականում որոշ փորձերի արդյունքներ հակառակը ցույց տվեցին. լույսից ատոմներին հաղորդված էներգիան կախված է միայն լույսի հաճախությունից, այլ ոչ ինտենսիվությունից։ Օրինակ, որոշ քիմիական ռեակցիաներ կարող են սկսվել միայն նյութը այնպիսի լույսով լուսավորելիս, որի հաճախությունը գերազանցում է որոշակի շեմային արժեքը, իսկ այդ արժեքից փոքր հաճախություն ունեցող ճառագայթները, անկախ ինտենսիվությունից, չեն կարող որևէ ռեակցիա հարուցել։ Համանմանորեն, մետաղե թաղանթից էլեկտրոններ կարելի է պոկել միայն այնպիսի լույսով լուսավորելիս, որն ունի որոշակի սահմանից բարձր հաճախություն։ Այդ սահմանը կոչվում է [[ֆոտոէֆեկտի կարմիր սահման]]։ 
[[բացարձակ սև մարմին|Բացարձակ սև մարմնի]] ճառագայթման հատկությունների հետազոտությունները, որոնք տևեցին գրեթե քառասուն տարի<ref name="Wien1911">{{Cite web |last=Wien |first=W. |year=1911 |title=Wilhelm Wien Nobel Lecture |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1911/wien-lecture.html |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qYAPx3N?url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1911/wien-lecture.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2012 թ․ փետրվարի 23}} {{en icon}}</ref>, ավարտվեցին Պլանկի հիպոթեզով<ref name="Planck1901">
{{Cite journal |last=Planck M. |year=1901 |title=Über das Gesetz der Energieverteilung im Normalspectrum |url=https://archive.org/details/sim_annalen-der-physik_1901_4_3/page/553 |journal=Annalen der Physik |volume=4 |pages=553-563 |doi=10.1002/andp.19013090310}}</ref><ref name="Planck1918">{{Cite web |last=Planck M. |year=1920 |title=Max Planck’s Nobel Lecture |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1918/planck-lecture.html |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qYB4t3f?url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1918/planck-lecture.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2012 թ․ փետրվարի 23}} {{en icon}}</ref>։ Ըստ դրա՝ <math>~\nu</math> հաճախությամբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում կլանելիս կամ ճառագայթելիս ցանկացած համակարգի էներգիան փոփոխվում է միայն <math>~E = h\nu </math> էներգիայի քվանտին համեմատական մեծությունով, այսինքն՝ ընդհատաբար (դիսկրետ), <math>~h</math>-ը [[Պլանկի հաստատուն]]ն է։
Ալբերտ Այնշտայնը ցույց տվեց, որ քվանտացման մասին նման պատկերացումը պետք է ընդունել նաև նյութի և էլեկտրամագնիսական ճառագայթման միջև դիտվող ջերմային հավասարակշռությունը բացատրելու համար։ Դրա հիման վրա նա տեսականորեն բացատրեց [[ֆոտոէֆեկտ|ֆոտոէլեկտրական երևույթը]], ինչի համար 1921 թ. ստացավ ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակը<ref>{{Cite web |date=1922 թ․ դեկտեմբերի 10 |title=Текст речи Аррениуса для Нобелевской премии по физике 1921 года |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/press.html |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qYBYQfn?url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1921/press.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2009 թ․ մարտի 13 |publisher=The Nobel Foundation |language=en}}</ref>։
Ի հակառակ դրա, Մաքսվելի տեսությունը համարում է, որ էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը կարող է ունենալ կամայական էներգիա (այսինքն՝ էներգիան չի քվանտացվում)։
Սկզբնապես բազմաթիվ ֆիզիկոսներ ենթադրում էին, որ էներգիայի քվանտացումը էլեկտրամագնիսական ալիքները կլանող և ճառագայթող նյութի ինչ-որ անհայտ հատկության արդյունքն է։ [[1905]] թ. Այնշտայնը ենթադրեց, որ էներգիայի քվանտացումը հենց էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հատկությունն է<ref name="Einstein1905" />։ Բացարձակ սև մարմնի ճառագայթման օրենքից ելնելով՝ Այնշտյանը ցույց տվեց, որ էներգիայի քվանտը պետք է նաև ունենա <math>~p=h/\lambda</math> իմպուլս։ Ֆոտոնի իմպուլսը նկատվեց փորձնական եղանակով<ref>Compton A, 1923, A Quantum Theory of the Scattering of X-rays by Light Elements, http://www.aip.org/history/gap/Compton/01_Compton.html {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20080311083907/http://www.aip.org/history/gap/Compton/01_Compton.html |date=2008-03-11 }}></ref>։ Իր փորձի համար [[Արթուր Կոմպտոն]]ը [[1927]] թ. արժանացավ Նոբելյան մրցանակի ֆիզիկայից։ Մաքսվելի տեսությունը փորձարարական նոր արդյուքների հետ համաձայնեցնելու բազմաթիվ ջանքեր գործադրվեցին։ Ներկայումս ֆիզիկայում Պլանկի գաղափարը և դրա հիման վրա մշակված Այնշտայնի հիպոթեզը էլեկտրամագնիսական ճառագայթման քվանտային բնույթի մասին համարվում են ապացուցված։

== Ֆոտոնի ֆիզիկական հատկությունները ==
[[Պատկեր:Electron-positron-scattering.svg|220px|մինի|աջից|[[Ֆեյնմանի դիագրամ]]ը, որում պատկերված է վիրտուալ ֆոտոնի (ալիքաձև գիծը նկարում) փոխանակությունը [[պոզիտրոն]]ի և [[էլեկտրոն]]ի միջև:]]
Ֆոտոնը զանգված և լիցք չունեցող մասնիկ է։ Ֆոտոնի [[սպին]]ը 1 է, սակայն հանգստի զրոյական զանգված ունենալու հետևանքով ավելի հարմար է այս մասնիկը նկարագրել պարույրությամբ՝ մասնիկի սպինի պրոյեկցիայով շարժման ուղղության վրա։ Ֆոտոնը կարող է գտնվել միայն երկու սպինային վիճակներում, որոնց պարույրությունը <math>\pm1</math> է։ [[Դասական էլեկտրադինամիկա]]յում այս հատկությանը համապատասխանում է էլեկտրամագնիսական ալիքի լայնականությունը։ Ֆոտոնի արագությունը հավասար է լույսի արագությանը։ Ուստի, քանի որ գոյություն չունեն այնպիսի հաշվարկման համակարգեր, որոնցում ֆոտոնը գտնվում է դադարի վիճակում, մասնիկի ներքին զույգությունը հայտնաբերված չէ։ <math>m = \tfrac{E}{c^2},</math> արտահայտությունից ֆոտոնին կարելի է վերագրել<math>m = \tfrac{h\nu}{c^2}</math> ռելյատիվիստական զանգված։ Ֆոտոնը չեզոք մասնիկ է, նույնական է իր հակամասնիկին<ref>{{Cite web |title=Частицы элементарные |url=http://www.krugosvet.ru/articles/23/1002304/1002304a2.htm |url-status=dead |archiveurl=https://www.webcitation.org/60qYDRfwE?url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/CHASTITSI_ELEMENTARNIE.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 11 |accessdate=2009 թ․ մարտի 13 |publisher=Кругосвет}}</ref>, այդ պատճառով նրա լիցքային զույգությունը բացասական է և հավասար է -1։
Ֆոտոնը [[բոզոն]] է, մասնակցում է էլեկտրամագնիսական և ձգողական փոխազդեցություններին։ Ինչպես նշվեց, չունի էլեկտրական լիցք, բացի այդ, վակուումում չի տրոհվում՝ կայուն (ստաբիլ) է։ Ֆոտոնը կարող է գտնվել բևեռացման երկու վիճակներից որևէ մեկում և նկարագրվել երեք տարածական պարամետրերով՝ ալիքային վեկտորի բաղադրիչներով, ինչով որոշվում է նրա <math>~\lambda</math>ալիքի երկարությունը և տարածման ուղղությունը։
Բնական բազմաթիվ պրոցեսներում ֆոտոն է ճառագայթվում։ Օրինակ, արագացումով շարժվող էլեկտրական լիցքի դեպքում, ատոմի կամ միջուկի՝ գրգռված վիճակից ավելի փոքր էներգիայով վիճակի անցնելու դեպքում կամ էլեկտրոն-պոզիտրոն զույգի [[անիհիլացիա]]յի ժամանակ<ref>Նշենք, որ անիհիլացիայի ժամանակ ճառագայթվում է ոչ թե մեկ, այլ` երկու ֆոտոն, քանի որ բախվող մասնիկների զանգվածների կենտրոնի համակարգում մասնիկների գումարային իմպուլսը հավասար է զրոյի, իսկ ճառագայթված մեկ ֆոտոնը միշտ կունենար ոչ զրոյական իմպուլս։ [[Իմպուլսի պահպանման օրենք]]ը պահանջում է ընդհանուր զրո իմպուլս ունեցող առնվազն երկու ֆոտոնի մասնակցություն, իսկ ֆոտոնների էներգիան, հետևաբար` նաև հաճախությունը որոշվում են [[էներգիայի պահպանման օրենք]]ից։ Անիհիլյացիայի պրոցեսը գերիշխող է նյութի միջով բարձր էներգիա ունեցող գամմա ճառագայթման տարածման ժամանակ</ref>։
Եթե ֆոտոնի էներգիան հավասար է <math>~E</math>, ապա <math>\vec{p}</math> իմպուլսը էներգիայի հետ կապված է <math>~E=cp</math> առնչությամբ, որտեղ <math>~c</math>-ն լույսի արագությունն է (ֆոտոնի շարժման արագությունը)։ Համեմատության համար նշենք, որ [[հարաբերականության հատուկ տեսություն|հարաբերականության հատուկ տեսության]] համաձայն, ոչ զրոյական հանգստի զանգված ունեցող մասնիկի համար զանգվածի և իմպուլսի կապը էներգիայի հետ որոշվում է <math>~E^{2}=c^{2}p^{2}+m^{2}c^{4}</math> բանաձևով։ 
[[Վակուում]]ում ֆոտոնի էներգիան և իմպուլսը կախված են միայն նրա <math>~\nu</math> հաճախությունից (կամ, որ նույնն է, <math>~\lambda=c/\nu</math> [[ալիքի երկարություն]]ից).
: <math>
E=\hbar\omega=h\nu
</math>,

: <math>
\vec{p}=\hbar\vec{k}
</math>:
Հետևաբար, իմպուլսի մեծությունը՝
: <math>
p=\hbar k=\frac{h}{\lambda}=\frac{h\nu}{c}
</math>,

որտեղ<math>~\hbar</math>-ը Պլանկի հաստատունն է՝ <math>~h/2\pi</math>, <math>\vec{k}</math>-ը՝ [[ալիքային վեկտոր]]ը, <math>~k=2\pi/\lambda</math>-ն՝ ալիքային թիվը, <math>~\omega=2\pi\nu</math>-ը՝ [[անկյունային հաճախություն]]ը։ <math>\vec{k}</math>ալիքային վեկտորը ցույց է տալիս ֆոտոնի շարժման ուղղությունը։ Ֆոտոնի սպինը կախված չէ հաճախությունից։

== Մասնիկ-ալիքային երկվությունը և անորոշությունների սկզբունքը ==
Ֆոտոնին ներհատուկ է [[մասնիկ-ալիքային երկվություն]]ը։ Ֆոտոնը էլեկտրամագնիսական ալիքի հատկություններ է դրսևորում դիֆրակցիայի և ինտերֆերենցի երևույթներում՝ այն դեպքում, երբ արգելքների բնութագրական չափերը համեմատական են ֆոտոնի ալիքի երկարությանը։ Օրինակ, կրկնակի ճեղքով անցնող, <math>\nu</math>, հաճախություն ունեցող միայնակ ֆոտոնների հաջորդականությունը էկրանին ստեղծում է ինտերֆերենցային պատկեր, որը կարելի է նկարագրել Մաքսվելի հավասարումներով<ref name="Taylor1909">{{Cite journal |last=Taylor |first=G. I. |year=1909 |title=Interference fringes with feeble light |journal=Proceedings of the Cambridge Philosophical Society |volume=15 |pages=114-115}} {{en icon}}</ref>։
Դրանով հանդերձ, փորձերը ցույց են տալիս, որ ֆոտոնները ամբողջությամբ ճառագայթվում կամ կլանվում են այնպիսի օբյեկտների կողմից, որոնց չափերը շատ անգամ փոքր են ֆոտոնի ալիքի երկարությունից (օրինակ՝ ատոմները) կամ էլ որոշ մոտավորությամբ կարող են նույնիսկ համարվել կետային օբյեկտներ (օրինակ՝ էլեկտրոնները)։ Այսպիսով, ճառագայթման և կլանման պրոցեսներում ֆոտոններն իրենց դրսևորում են որպես կետանման մասնիկներ։ Սակայն այս նկարագրությունը բավարար չէ. ֆոտոնի պատկերացումը որպես կետային մասնիկ, որի հետագիծը հավանակային կերպով որոշում է էլեկտրամագնիսական դաշտը, ժխտվում է կոռելյացիոն փորձերով (տե՛ս նաև [[Այնշտայն-Պոդոլսկի-Ռոզենի պարադոքս]]ը)։

[[Պատկեր:Heisenberg gamma ray microscope.png|մինի|200px|աջից|Հայզենբերգի մտային փորձը. էլեկտրոնի (նկարում` կապույտ կետը) դիրքի որոշումը մեծ թույլտվությամբ գամմա-ճառագայթային միկրոսկոպի օգնությամբ: Ընկնող գամմա-ճառագայթները (կանաչ ալիքը) ցրվում են էլեկտրոնի վրա և θ բացվածքի անկյան տակ ընկնում են մկիրոսկոպի վրա: Գամմա-ճառագայթների ցրումը նկարում պատկերված է կարմիր գույնով: [[օպտիկա|Դասական օպտիկան]]ցույց է տալիս, որ էլեկտրոնի դիրքը կարող է որոշվել միայն որոշակի Δ''x'' ճշտությամբ, որը կախված է θ անկյունից և ընկնող ճառագայթների λ ալիքի երկարությունից:]]
Քվանտային մեխանիկայի հիմնարար սկզբունքներից է Հայզենբերգի անորոշությունների սկզբունքը, որը թույլ չի տալիս միաժամանակ որոշել մասնիկի տարածական կոորդինատը և իմպուլսը<ref>[https://feynmanlectures.caltech.edu/I_38.html The Feynman Lectures on Physics Vol. I Ch. 38: The Relation of Wave and Particle Viewpoints]</ref>։
Պետք է նշել, որ լիցքավորված, զանգված ունեցող մասնիկի համար անորոշությունների սկզբունքը պահանջում է, որ լույսը քվանտացվի։ Դա կարելի է բացատրել իդեալական միկրոսկոպով անցկացվող հայտնի մտային փորձի օգնությամբ՝ որոշելով էլեկտրոնի կոորդինատը նրա վրա լույս գցելու և ցրված լույսը գրանցելու միջոցով (Հայզենբերգի գամմա-միկրոսկոպ)։ Էլեկտրոնի դիրքը կարելի է որոշել <math>~\Delta x</math> ճշտությամբ, որը հավասար է միկրոսկոպի թույլտվությանը։ Ելնելով դասական օպտիկայի պատկերացումներից՝ 
: <math>
\Delta x \sim \frac{\lambda}{\sin \theta},
</math>

որտեղ<math>~\theta</math>-ն միկրոսկոպի բացվածքն է։ Այսպիսով, կոորդինատի<math>~\Delta x</math> անորոշությունը ցանկության դեպքում կարելի է փոքրացնել՝փոքրացնելով ընկնող ճառագայթների <math>~\lambda</math> ալիքի երկարությունը։ Սակայն ցրումից հետո էլեկտրոնը ձեռք է բերում որոշակի լրացուցիչ իմպուլս, որի անորոշությունը հավասար է <math>~\Delta p</math>: Եթե ընկնող ճառագայթումը քվանտացված չլիներ, այս անորոշությունը հնարավոր կլիներ անընդհատ փոքրացնել՝ փոքրացնելով ճառագայթման ինտենսիվությունը։ Ալիքի երկարությունը և ընկնող լույսի ինտենսիվությունը կարելի է փոփոխել միմյանցից անկախ։ Արդյունքում, լույսի քվանտացման բացակայության դեպքում, հնարավոր կլիներ մեծ ճշտությամբ միաժամանակ որոշել էլեկտրոնի դիրքը և իմպուլսը, ինչը հակասում է անորոշությունների սկզբունքին։

Հակառակը, Այնշտայնի բանաձևը ֆոտոնի իմպուլսի համար ամբողջությամբ բավարարում է անորոշությունների սկզբունքի պահանջներին։ Հաշվի առնելով, որ ֆոտոնը ցանկացած ուղղությամբ կարող է ցրվել <math>~\theta</math> անկյան սահմաններում, էլեկտրոնին հաղորդված իմպուլսի անորոշությունը հավասար է
: <math>
\Delta p \sim p_{\mathrm{\phi}} \sin\theta = \frac{h}{\lambda} \sin\theta
</math>:
Առաջին արտահայտությունը բազմապատկելով երկրորդով՝ կստանանք Հայզենբերգի անորոշությունների սկզբունքը՝ <math>\Delta x \Delta p \, \sim \, h</math>: Այսպիսով, քվանտացված է ամբողջ աշխարհը. եթե նյութը ենթարկվում է քվանտային մեխանիկայի օրենքներին, ապա դաշտը նույնպես պետք է ենթարկվի այդ օրենքներին, և ընդհակառակը<ref>տե՛ս օրինակ էջ. 10f, {{Cite book |last=Schiff |first=L. I. |url=https://archive.org/details/quantummechanics0000schi |title=Quantum Mechanics |publisher=McGraw-Hill |year=1968 |edition=3rd |id=0070552878}}</ref>։
Նման կերպով անորոշությունների սկզբունքը ֆոտոնների համար արգելում է էլեկտրամագնիսական ալիքի ֆոտոնների թվաքանակի և այդ ֆոտոնների<math>~\varphi</math> փուլի միաժամանակյա չափումը.
: <math>
~\Delta n \Delta \varphi > 1
</math>:
Ե՛վ ֆոտոնները, և՛ հանգստի զանգված ունեցող տարրական մասնիկները իրար մոտ տեղադրված երկու ճեղքերով անցնելիս տալիս են նման ինտերֆերենցային պատկերներ։ Ֆոտոնի համար այս երևույթը կարելի է նկարագրել Մաքսվելի հավասարումների օգնությամբ, մինչդեռ զանգված ունեցող մասնիկների համար օգտագործվում է [[Շրյոդինգերի բանաձև]]ը։ Կարելի էր ենթադրել, որ Մաքսվելի հավասարումները Շրյոդինգերի հավասարման պարզեցված տարբերակն են ֆոտոնի համար։ Սակայն ֆիզիկոսների մեծ մասը համաձայն չէ դրա հետ<ref>
{{Cite book |last=Kramers |first=H. A. |title=Quantum Mechanics |publisher=North-Holland |year=1958 |location=Amsterdam}} {{en icon}}</ref><ref>
{{Cite book |last=Bohm |first=D. |url=https://books.google.am/books?id=9DWim3RhymsC&dq=Quantum+Theory+David+Bohm&printsec=frontcover&source=bn&hl=en&sa=X&oi=book_result&resnum=5&ct=result |title=Quantum Theory |publisher=Dover Publications |year=1989 |isbn=0-486-65969-0 |origyear=1954}} {{en icon}}</ref>։
Մի կողմից, այդ հավասարումները մաթեմատիկորեն տարբերվում են միմյանցից. ի տարբերություն Մաքսվելի հավասարումների, որոնք նկարագրվում են կոորդինատային և ժամանակային իրական ֆունկցիաներով, Շրյոդինգերի հավասարումը կոմպլեքս է (դրա լուծումը հանդիսացող դաշտը ընդհանուր դեպքում կոմպլեքս ֆունկցիա է)։ Մյուս կողմից, [[ալիքային ֆունկցիա]]յի հավանակային բնույթը, որը բացահայտորեն մտնում է Շրյոդինգերի հավասարման մեջ, չի կարող վերաբերվել ֆոտոնին<ref>
{{Cite journal |last=Newton |first=T. D. |author2=Wigner, E. P. |year=1949 |title=Localized states for elementary particles |journal=[[Reviews of Modern Physics]] |volume=21 |pages=400-406 |doi=10.1103/RevModPhys.21.400}} {{en icon}}</ref>։
Քանի որ ֆոտոնը զանգված չունեցող մասնիկ է, չի կարող տեղայնացվել տարածության մեջ՝ առանց ոչնչանալու։ Ֆոտոնը չի կարող ունենալ <math>|\mathbf{r} \rangle</math> կոորդինատային [[սեփական վիճակ]], ուստի Հայզենբերգի անորոշությունների սկզբունքը <math>\Delta x \Delta p \, \sim \, h</math> տեսքով կիրառելի չէ նրա հանդեպ<ref>§5 c.29 {{Cite book |last=Берестецкий |first=Е. М. |title=Теоретическая физика.IV.Квантовая электродинамика. |author2=Лифшиц, Е. М. Питаевский, Л. П. |publisher=ФИЗМАТЛИТ |year=2002 |isbn=5-9221-0058-0}} {{ru icon}}</ref>։
Ֆոտոնի համար առաջարկվել են ալիքսյին ֆունկցիայի փոփոխված տարբերակներ<ref>
{{Cite journal |last=Bialynicki-Birula |first=I. |year=1994 |title=On the wave function of the photon |journal=Acta Physica Polonica A |volume=86 |pages=97-116}} {{en icon}}</ref><ref>
{{Cite journal |last=Sipe |first=J. E. |year=1995 |title=Photon wave functions |journal=[[Physical Review A]] |volume=52 |pages=1875-1883 |doi=10.1103/PhysRevA.52.1875}} {{en icon}}</ref><ref>
{{Cite journal |last=Bialynicki-Birula |first=I. |year=1996 |title=Photon wave function |journal=Progress in Optics |volume=36 |pages=245-294 |doi=10.1016/S0079-6638(08)70316-0}} {{en icon}}</ref><ref>
{{Cite book |last=Scully |first=M. O. |url=https://books.google.am/books?id=20ISsQCKKmQC&dq=Quantum+Optics+Scully&printsec=frontcover&source=bl&ots=yQRLONICly&sig=3IaSAD8iKOJziwawLoq539zNevY&hl=en&sa=X&oi=book_result&resnum=2&ct=result |title=Quantum Optics |author2=Zubairy, M. S. |publisher=Cambridge University Press |year=1997 |isbn=0-521-43595-1 |location=Cambridge (UK)}} {{en icon}}</ref>, 
սակայն դրանք համընդհանուր տարածում չեն գտել։ Դրա փոխարեն ֆիզիկայում օգտագործվում է [[քվանտային էլեկտրադինամիկա]]յի [[երկրորդային քվանտացում|երկրորդային քվանտացման]] տեսությունը, որտեղ ֆոտոնները դիտարկվում են որպես էլեկտրամագնիսական [[սեփական տատանումներ|մոդերի]] քվանտային գրգռումներ։

== Ֆոտոնային գազի Բոզե-Այնշտայնի մոդելը ==
Ամբողջ թվով սպին ունեցող մասնիկների համակարգի նկատմամբ կիրառվող քվանտային վիճակագրությունը լույսի քվանտների համար 1924 թ. առաջ է քաշել հնդիկ ֆիզիկոս Շատենդրանատ Բոզեն, զարգացրել է Ալբերտ Այնշտայնը բոզե-մասնիկների համար։ Որևէ ծավալում պարփակված էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը կարելի է դիտարկել որպես գործնականում գրեթե չփոխազդող ֆոտոններից կազմված [[իդեալական գազ]]։ Այդ ֆոտոնային գազը թերմոդինամիկական հավասարակշռության է հասնում խոռոչի պատերի հետ փոխազդելու միջոցով։ Դա տեղի է ունենում այն ժամանակ, երբ պատերը ճառագայթում են այնքան ֆոտոն, որքան կլանում են։ Ընդ որում ծավալի ներսում հաստատվում է մասնիկների հավանականությունների որոշակի բաշխում ըստ էներգիայի։ Բացարձակ սև մարմնի ջերմային ճառագայթումը Բոզեն ստացել է առանց էլեկտրադինամիկայի օգնությանը դիմելու, պարզապես ձևափոխելով փուլային տարածության մեջ ֆոտոնների համակարգի քվանտային վիճակների հաշվարկը
<ref name="Bose1924">
{{Cite journal |last=Bose |first=S. N. |year=1924 |title=Plancks Gesetz und Lichtquantenhypothese |journal=Zeitschrift für Physik |volume=26 |pages=178-181 |doi=10.1007/BF01327326}}</ref>:
Մասնավորապես նա գտավ, որ այն ֆոտոնների թիվը, որոնց էներգիան պատկանում է <math>~\varepsilon</math>-ից <math>\varepsilon+d\varepsilon,</math>միջակայքին, բացարձակ սև խոռոչում հավասար է<ref name="stat_physics">А. С. Василевский, В. В. Мултановский, Статистическая физика и термодинамика, М., Просвещение, 1985, ст. 163-167</ref>

: <math>
d n (\varepsilon) = \frac{V \varepsilon d \varepsilon^2}{\pi^2 \hbar^3 c^3 (e^{\varepsilon/kT} - 1)},
</math>, 
որտեղ<math>~V</math>-ն խոռոչի ծավալն է, <math>~\hbar</math>-ը՝ [[Պլանկի հաստատուն]]ը, <math>~T</math>-ն՝ հավասարակշիռ ֆոտոնային գազի ջերմաստիճանը (հավասար է խոռոչի պատերի ջերմաստիճանին)։

Հավասարակշռության վիճակում բացարձակ սև խոռոչի էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը նկարագրվում է նույն ջերմադինամիկական պարամետրերով, ինչ և սովորական [[գազ]]ը` ծավալ, ջերմաստիճան, էներգիա, էնտրոպիա և այլն։ Քանի որ ֆոտոններն օժտված են իմպուլսով, ճառագայթումը <math>~P</math> ճնշում է գործադրում անոթի պատերի վրա։ Ճնշման և ջերմաստիճանի կապն արտահայտվում է ֆոտոնային գազի վիճակի հավասարումով` 
: <math>
P = \frac{1}{3} \sigma T^4,
</math>
Որտեղ <math>~\sigma</math>-ն [[Ստեֆան-Բոլցմանի հաստատուն]]ն է։
Այնշտայնը ցույց տվեց, որ այս ձևափոխությունը համարժեք է նրան, որ ֆոտոնները խստորեն նույնական են միմյանց, իսկ նրանց միջև կա «խորհրդավոր ոչ լոկալ փոխազդեցություն»<ref name="Einstein1924">
{{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein A.]] |year=1924 |title=Quantentheorie des einatomigen idealen Gases |journal=Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften (Berlin), Physikalisch-mathematische Klasse |volume=1924 |pages=261-267}}</ref><ref name="Einstein1925">
{{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein A.]] |year=1925 |title=Quantentheorie des einatomigen idealen Gases, Zweite Abhandlung |journal=Sitzungsberichte der Preussischen Akademie der Wissenschaften (Berlin), Physikalisch-mathematische Klasse |volume=1925 |pages=3-14}}</ref>, որը ներկայումս ընկալվում է որպես նույնական մասնիկների քվանտամեխանիկական վիճակների համաչափության պահանջ մասնիկների տեղափոխության նկատմամբ։ Այդ աշխատությունը բերեց կոհերենտ վիճակների հասկացությանը և նպաստեց [[լազեր]]ի հայտնագործմանը։ Այդ հոդվածներում Այնշտայնը ընդարձակեց Բոզեի պատկերացումները ամբողջ սպինով տարրական մասնիկների (բոզոնների) վերաբերյալ և կանխատեսեց այլասերված բոզոնային գազի մասնիկների զանգվածային անցումները նվազագույն էներգիայով վիճակի՝ ջերմաստիճանը մինչև որոշակի կրիտիկական սահման իջեցնելիս ([[Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսատ|Բոզե-Այնշտայնի կոնդենսացում]])։ Այս երևույթը 1995 թ. դիտվեց փորձնականորեն, իսկ 2001 թ. փորձի հեղինակին շնորհվեց Նոբելյան մրցանակ<ref>
{{Cite journal |last=Anderson |first=M. H. |author2=Ensher, J. R.; Matthews, M. R.; Wieman, C. E.; Cornell, E. A. |year=1995 |title=Observation of Bose–Einstein Condensation in a Dilute Atomic Vapor |url=http://links.jstor.org/sici?sici=0036-8075%2819950714%293%3A269%3A5221%3C198%3AOOBCIA%3E2.0.CO%3B2-G |journal=[[Science (журнал)|Science]] |volume=269 |pages=198-201 |doi=10.1126/science.269.5221.198 |pmid=17789847}} {{en icon}}</ref>։ 
Ներկա պատկերացումների համաձայն, բոզոնները, այդ թվում և ֆոտոնները, ենթարկվում են Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրությանը, իսկ [[ֆերմիոն]]ները, օրինակ՝ էլեկտրոնները՝ Ֆերմի-Դիրակի վիճակագրությանը<ref>
{{Cite book |last=Streater |first=R. F. |title=PCT, Spin and Statistics, and All That |last2=Wightman |first2=A. S. |publisher=Addison-Wesley |year=1989 |isbn=020109410X}} {{en icon}}</ref>։

== Ինքնակամ և հարկադրական ճառագայթումներ ==
[[Պատկեր:Stimulatedemission.png|մինի|400px|աջից|[[Հարկադրական ճառագայթում]]ը (որտեղ ֆոտոնները ասես «կլոնավորում» են իրենց) կանխագուշակել է Այնշտայնը և հիմք է հանդիսացել լազերի հայտնագործման համար: Այնշտայնի եզրահանգումները նպաստեցին լույսի մասին քվանտային պատկերացումների հետագա զարգացմանը, ինչը իր հերթին հանգեցրեց քվանտային մեխանիկայի վիճակագրական մեկնաբանությանը:]]
[[1916]] թ. Այնշտայնը ցույց տվեց, որ Պլանկի ճառագայթման օրենքը բացարձակ սև մարմնի համար հնարավոր է ստանալ՝ ելնելով հետևյալ վիճակագրական կիսադասական պատկերացումներից.
# [[Ատոմ]]ում [[էլեկտրոն]]ները գտնվում են դիսկրետ (ընդհատ) էներգիական մակարդակներում։
# Էլեկտրոնների՝ մի մակարդակից մյուսը անցնելիս ատոմը ճառագայթում կամ կլանում է ֆոտոն։
Բացի այդ ենթադրվում էր, որ ատոմների կողմից լույսի ճառագայթումը կամ կլանումը տեղի են ունենում միմյանցից անկախ, և համակարգի ջերմային հավասարակշռությունը պահպանվում է ատոմների փոխազդեցության հաշվին։ Դիտարկենք ջերմային հավասարակշռության վիճակում գտնվող, էլեկտրամագնիսական ճառագայթումով լցված խոռոչ, որը կարող է առաքվել կամ կլանվել պատերի նյութի կողմից։ Ջերմային հավասարակշռության վիճակում <math>~\rho(\nu)</math> ճառագայթման սպեկտրային խտությունը, որը կախված է ֆոտոնի <math>~\nu</math> հաճախությունից, միջինում չպետք է փոփոխվի ժամանակի ընթացքում։ Դա նշանակում է, որ ցանկացած հաճախությամբ ֆոտոն ճառագայթելու հավանականությունը պետք է հավասար լինի նրա կլանման հավանականությանը։ Այնշտայնը սկզբում ձևակերպեց պարզ առնչություններ ճառագայթման և կլանման ռեակցիաների արագությունների միջև։ Նրա մոդելում <math>~\nu</math> հաճախությամբ ֆոտոնների կլանման <math>~R_{ji}</math> արագությունը և ատոմների անցումը <math>~E_{j}</math> էներգիական մակարդակից ավելի բարձր <math>~E_{i}</math> էներգիական մակարդակ ուղիղ համեմատական է <math>~E_{j}</math> էներգիայով ատոմների <math>~N_{j}</math> թվին և նույն հաճախությունն ունեցող շրջակա ֆոտոնների <math>~\rho(\nu)</math> ճառագայթման սպեկտրային խտությանը՝

: <math>
~R_{ji} = N_{j} B_{ji} \rho(\nu)
</math>:
Այստեղ <math>~B_{ji}</math>-ն կլանման ռեակցիայի արագության հաստատունն է (կլանման գործակիցը)։ Հակադարձ պրոցեսի իրականացման համար երկու հնարավորություն կա՝ ֆոտոնների ինքնակամ ճառագայթումը և էլեկտրոնի վերադարձը ավելի ցածր էներգիական մակարդակ պատահական ֆոտոնի հետ փոխազդելու միջոցով։ Վերը նկարագրված մոտեցման համաձայն, ռեակցիայի համապատասխան <math>~R_{ij}</math> արագությունը, որը բնութագրում է համակարգի կողմից <math>~\nu</math> հաճախությամբ ֆոտոնների ճառագայթումը և ատոմի անցումը <math>~E_{i}</math> բարձր էներգիական մակարդակից <math>~E_{j}</math> ցածր էներգիական մակարդակ, հավասար է՝

: <math>
~R_{ij} = N_{i} A_{ij} + N_{i} B_{ij} \rho(\nu)
</math>:

Այստեղ <math>~A_{ij}</math>-ն ինքնակամ (սպոնտան) ճառագայթման գործակիցն է, <math>~B_{ij}</math>-ն՝ պատահական ֆոտոնների ազդեցությամբ հարկադրական ճառագայթման գործակիցը։ Ջերմադինամիկական հավասարակշռության վիճակում ատոմների թիվը<math>~i</math>և<math>~j</math> էներգիական վիճակներում միջինում պետք հաստատուն լինի ժամանակի ընթացքում, հետևաբար, <math>~R_{ji}</math> և <math>~R_{ij}</math> մեծությունները պետք է հավասար լինեն։ Բացի այդ, Բոլցմանի կինետիկական հավասարմանը համանմանորեն, պետք է տեղի ունենա
: <math>
\frac{N_i}{N_j} = \frac{g_i}{g_j}\exp{\frac{E_j-E_i}{kT}}
</math>

առնչությունը, որտեղ <math>~g_{i,j}</math>-ն <math>~i</math>և<math>~j</math> էներգիական վիճակների այլասերման բազմապատիկն է, <math>~E_{i,j}</math>-ն՝ այդ մակարդակների էներգիան, <math>~k</math>-ն՝ [[Բոլցմանի հաստատուն]]ը, <math>~T</math>-ն՝ համակարգի [[ջերմաստիճան]]ը։ Ասվածից հետևում է, որ <math>~g_iB_{ij} = g_jB_{ji}</math> և

: <math>
A_{ij} = \frac{8 \pi h \nu^{3}}{c^{3}} B_{ij}
</math>.

<math>~A</math>-նև <math>~B</math>-ն կոչվում են Այնշտայնի գործակիցներ<ref>Section 1.4 in {{Cite book |last=Wilson |first=J. |url=https://archive.org/details/lasersprinciples00unse |title=Lasers: Principles and Applications |last2=Hawkes |first2=F. J. B. |publisher=Prentice Hall |year=1987 |isbn=0-13-523705-X |location=New York}} {{en icon}}</ref>։

[[Ալբերտ Այնշտայն|Այնշտայնին]] չհաջողվեց ամբողջությամբ բացատրել այս հավասարումները, սակայն նա համարում էր, որ ապագայում հնարավոր կլինի հաշվել <math>~A_{ij}</math>, <math>~B_{ji}</math><math>~B_{ij}</math> գործակիցները, երբ «մեխանիկան և էլեկտրադինամիկան կփոխվեն այնպես, որ համապատասխանեն քվանտային հիպոթեզին»<ref name="Einstein1">P. 322 in {{Cite journal |last=[[Ալբերտ Այնշտայն|Einstein A.]] |year=1916a |title=Strahlungs-emission und -absorption nach der Quantentheorie |journal=Verhandlungen der Deutschen Physikalischen Gesellschaft |volume=18 |pages=318-323}}: {{quote|Die Konstanten <math>A^n_m</math> and <math>B^n_m</math> würden sich direkt berechnen lassen, wenn wir im Besitz einer im Sinne der Quantenhypothese modifizierten Elektrodynamik und Mechanik wären."}}</ref>
Այնշտայնի կանխատեսումը իրականացավ [[1926]] թ., երբ [[Պոլ Դիրակ]]ը, կիրառելով կիսադասական մոտեցում, ստացավ <math>~B_{ij}</math>հաստատունը<ref name="Dirac1926">{{Cite book |last=Dirac P. A. M. |title=On the Theory of Quantum Mechanics |year=1926 |volume=112 |pages=661-677 |doi=10.1098/rspa.1926.0133 |book-title=Proceedings of the Royal Society A}} {{en icon}}</ref>, 
իսկ [[1927]] թ., ելնելով քվանտային տեսության հիմնական սկզբունքներից, հաջողությամբ գտավ բոլոր հաստատունները<ref name="Dirac1927a">{{Cite book |last=Dirac P. A. M. |title=The Quantum Theory of the Emission and Absorption of Radiation |journal=Proceedings of the Royal Society A |year=1927a |volume=114 |pages=243-265}} {{en icon}}</ref><ref name="Dirac1927b">{{Cite book |last=Dirac P. A. M. |title=The Quantum Theory of Dispersion |journal=Proceedings of the Royal Society A |year=1927b |volume=114 |pages=710-728}} {{en icon}}</ref>։
Այդ աշխատությունը դարձավ [[քվանտային էլեկտրադինամիկա]]յի, այսինքն՝ [[էլեկտրամագնիսական դաշտ]]ի քվանտացման տեսության հիմքը։ Դիրակի մոտեցումը, որը ստացավ [[երկրորդային քվանտացում]] անվանումը, դարձավ [[դաշտի քվանտային տեսություն|դաշտի քվանտային տեսության]] հիմնական եղանակներից մեկը<ref name="Heisenberg1929">{{Cite journal |last=Heisenberg W. |author2=Pauli, W. |year=1929 |title=Zur Quantentheorie der Wellenfelder |journal=Zeitschrift für Physik |volume=56 |pages=1 |doi=10.1007/BF01340129}}</ref><ref name="Heisenberg1930">{{Cite journal |last=Heisenberg W. |author2=Pauli, W. |year=1930 |title=Zur Quantentheorie der Wellenfelder |journal=Zeitschrift für Physik |volume=59 |pages=139 |doi=10.1007/BF01341423}}</ref><ref name="Fermi1932">{{Cite journal |last=Fermi E. |year=1932 |title=Quantum Theory of Radiation |journal=[[Reviews of Modern Physics]] |volume=4 |pages=87 |doi=10.1103/RevModPhys.4.87}} {{en icon}}</ref>։ Եվս մեկ անգամ նշենք, որ վաղ քվանտային տեսության մեջ էլեկտրամագնիսական դաշտը չէր դիտարկվում որպես քվանտամեխանիկական, այլ՝ միայն նյութի մասնիկները։

Այնշտայնը չնկարագրեց ֆոտոնի ինքնակամ ճառագայթման ուղղությունը, ուստի մտահոգված էր իր տեսության անավարտվածության համար։ Լուսային մասնիկների շարժման հավանակային բնույթը առաջին անգամ դիտարկել էր [[Իսահակ Նյուտոն|Նյուտոնը]] [[կրկնակի բեկում|կրկնակի բեկման]] երևույթը (լույսի ճառագայթի երկու բաղադրիչների բաժանվելու երևույթը անիզոտրոպ միջավայրերում) և, ընդհանրապես, երկու միջավայրերի բաժանման սահմանին լուսային փնջի՝ անդրադարձված և բեկված փնջերի բաժանվելու երևույթը, բացատրելիս։ Նյուտոնը ենթադրում էր, որ լուսային մասնիկները բնութագրող «թաքնված փոփոխականները» որոշում են, թե երկու ճառագայթներից որ մեկում կհայտնվի տվյալ մասնիկը<ref name="Newton1730" />։ Այնշտայնը նույնպես, հեռանալով քվանտային մեխանիկայից, հույս ուներ, որ կստեղծվի միկրոաշխարհի ավելի ընդհանուր տեսություն, որտեղ պատահականությունը կյանք չի ունենա<ref name="Pais1982">{{Cite book |last=Pais |first=A. |url=http://www.questia.com/PM.qst?a=o&d=74596612 |title=Subtle is the Lord: The Science and the Life of Albert Einstein |publisher=Oxford University Press |year=1982 |isbn=0-198-53907-X |access-date=2012 թ․ փետրվարի 23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20120531022315/http://www.questia.com/PM.qst?a=o&d=74596612 |archive-date=2012 թ․ մայիսի 31 |url-status=dead}} {{en icon}}</ref>։ Ուշագրավ է, որ ալիքային ֆունկցիայի հավանակային մեկնաբանությայն ներածության մեջ [[Մաքս Բոռն]]ը<ref name="Born1926a">{{Cite journal |last=Born M. |year=1926a |title=Zur Quantenmechanik der Stossvorgänge |journal=Zeitschrift für Physik |volume=37 |pages=863-867 |doi=10.1007/BF01397477}}</ref><ref name="Born1926b">{{Cite journal |last=Born M. |year=1926b |title=Zur Quantenmechanik der Stossvorgänge |journal=Zeitschrift für Physik |volume=38 |pages=803 |doi=10.1007/BF01397184}}</ref>
հենվում էր ավելի ընդհանուր տեսություն որոնող Այնշտայնի վերջին աշխատության վրա<ref name="ghost_field">{{Cite book |last=Pais |first=A. |url=https://archive.org/details/inwardboundofmat00pais_0 |title=Inward Bound: Of Matter and Forces in the Physical World |publisher=Oxford University Press |year=1986 |isbn=0-198-51997-4}} {{en icon}}: Բոռնը հաստատում է, որ ինքը ոգեշնչված էր տեսության զարգացմանը ուղղված Այնշտայնի չհրապարակված աշխատություններով, որում կետանման ֆոտոնները հավանականորեն կառավարվում էին Մաքսվելի հավասարումներին ենթարկվող «ուրվական դաշտերով»։</ref>

== Երկրորդային քվանտացում ==
[[Պատկեր:Visible EM modes.png|մինի|200px|աջից|Տարբեր էլեկտրամագնիսական մոդեր (օրինակ` նկարում պատկերվածները) կարող են դիտարկվել որպես անկախ [[քվանտային հարմոնիկ տատանակ]]ներ: Յուրաքանչյուր ֆոտոն իր էլեկտրամագնիսական մոդում համապատասխանում է E=hν միավոր էներգիայի:]]

[[1910]] թ. [[Պետեր Դեբայ]]ը ստացավ [[Պլանկի բանաձև]]ը` ելնելով համեմատաբար պարզ մի ենթադությունից<ref name="Debye1910">
{{Cite journal |last=Debye P. |year=1910 |title=Der Wahrscheinlichkeitsbegriff in der Theorie der Strahlung |url=https://archive.org/details/sim_annalen-der-physik_1910_33_16/page/1427 |journal=Annalen der Physik |volume=33 |pages=1427-1434 |doi=10.1002/andp.19103381617}}</ref>։
Բացարձակ սև խոռոչում գտնվող էլեկտրամագնիսական դաշտը նա վերլուծեց ըստ [[Ֆուրիեի շարք|Ֆուրիեի մոդերի]] և ենթադրեց, որ յուրաքանչյուր [[մոդ]]ի էներգիան ամբողջ թվով բազմապատիկ է <math>~h\nu,</math> որտեղ <math>~\nu</math>-ն տվյալ մոդին համապատասխանող հաճախությունն է։ Ստացված մոդերի երկրաչափական գումարը իրենից ներկայացնում է Պլանկի ճառագայթման բանաձևը։ Սակայն, օգտագործելով այս մոտեցումը, հնարավոր չէ ճիշտ բանաձև ստանալ [[ջերմային ճառագայթում|ջերմային ճառագայթման]] էներգիայի [[ֆլուկտուացիա]]ների համար։ 1909 թ. Այնշտայնին հաջողվեց լուծել այս խնդիրը<ref name="Einstein1909" />։
[[1925]] թ. [[Մաքս Բոռն]]ը, [[Վերներ Հայզենբերգ]]ը և [[Պասկուալ Յորդան]]ը Դեբաևի մոտեցումը այլ կերպ մեկնաբանեցին<ref name="Born1925">
{{Cite journal |last=Born M. |author2=Heisenberg, W.; Jordan, P. |year=1925 |title=Quantenmechanik II |journal=Zeitschrift für Physik |volume=35 |pages=557-615 |doi=10.1007/BF01379806}}</ref>։
Կիրառելով դասական պատկերացումները, կարելի է ցույց տալ, որ էլեկտրամագնիսական դաշտի [[Ֆուրիեի շարք]]ը էլեկտրամագնիսական հարթ ալիքների լրիվ հավաքածու է, որոնցից յուրաքանչյուրը համապատասխանում է իր [[ալիքային վեկտոր]]ին և [[բևեռացման վեկտոր|բևեռացման]] վիճակին և համարժեք չէ չփոխազդող հարմոնիկ տատանակների համախմբությանը։ Քվանտային մեխանիկայի տեսակետից նման տատանակների էներգիական մակարդակները որոշվում են <math>~E = nh\nu,</math> առնչությամբ, որտեղ <math>~\nu</math>-ն տատանակի հաճախությունն է։ Սկզբունքորեն նոր քայլ էր այն, որ <math>~E = nh\nu</math> էներգիայով մոդը այստեղ դիտարկվում է որպես <math>~n</math> ֆոտոնների վիճակ։ Այդ մոտեցումը թույլ տվեց ստանալ ճիշտ բանաձև բացարձակ սև մարմնի ճառագայթման էներգիայի ֆլուկտուացիաների համար։ 
[[Պատկեր:vertex correction.svg|մինի|ձախից|Դաշտի քվանտային տեսությունում պատահարի կատարվելու հավանականությունը հաշվարկվում է որպես այդ պատահարի իրականացման բոլոր հնարավոր եղանակների հավանականությունների լայնույթների գումարի մոդուլի քառակուսի, ինչպես վերը պատկերված Ֆեյնմանի դիագրամում:]]

[[Պոլ Դիրակ]]ը ավելի հեռուն գնաց<ref name="Dirac1927a" /><ref name="Dirac1927b" />։ Փոխազդեցությունը լիցքի և էլեկտրամագնիսական դաշտի միջև նա դիտարկեց որպես ոչ մեծ գրգռում, որը ֆոտոնային վիճակներում անցումներ է հարուցում` փոփոխելով ֆոտոնների թիվը մոդերում և անփոփոխ թողնելով համակարգի լրիվ էներգիան և իմպուլսը։ Ելնելով դրանից, Դիրակը կարողացավ ստանալ <math>~A_{ij}</math> և <math>~B_{ij}</math> Այնշտայնի գործակիցները և ցույց տվեց, որ Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրությունը ֆոտոնների համար էլեկտրամագնիսական դաշտի ճշգրիտ քվանտացման բնական հետևանքն է (Բոզեն դատում էր հակառակ ուղղությամբ. նա ստացավ Պլանկի ճառագայթման օրենքը բացարձակ սև մարմնի համար՝ ելնելով Բոզե-Այնշտայնի վիճակագրական բաշխումից)։ Այդ ժամանակ դեռ հայտնի չէր, որ բոլոր բոզոնները, ներառյալ ֆոտոնները, ենթակա են Բոզե-Այնշտայնի բաշխմանը։

[[Խոտորումների տեսություն]]ը երկրորդ կարգի մոտավորությամբ դիտարկելիս Դիրակը ներմուծեց [[վիրտուալ մասնիկ|վիրտուալ ֆոտոնի]] հասկացությունը որպես էլեկտրամագնիսական դաշտի կարճատև միջանկյալ վիճակ։ [[Կուլոնի օրենք|Էլեկտրաստատիկ]]և [[մագնիսականություն|մագնիսական]] փոխազդեցությունները տեղի են ունենում այդ վիրտուալ ֆոտոններով փոխանակության արդյունքում։ [[Դաշտի քվանտային տեսություն|Դաշտի քվանտային այդպիսի տեսությունում]] դիտարկվող պատահարների [[հավանականության լայնույթ]]ը հաշվարկվում է բոլոր հնարավոր, այդ թվում՝ ոչ ֆիզիկական միջանկյալ ճանապարհները գումարելու միջոցով. այսպես, պարտադիր չէ, որ վիրտուալ ֆոտոնը բավարարի <math>~E=pc</math> [[դիսպերսիոն առնչություն|դիսպերսիոն առնչությանը]], որը տեղի ունի ֆիզիկական, զանգված չունեցող մասնիկների համար, և կարող է ունենալ լրացուցիչ բևեռացման վիճակ (իրական ֆոտոնն ունի երկու բևեռացում, սակայն վիրտուալ ֆոտոնը կարող է ունենալ երեք կամ չորս, կախված օգտագործվող [[վեկտորական պոտենցիալի չափում]]ից)։ Չնայած վիրտուալ մասնիկները, մասնավորապես վիրտուալ ֆոտոնները չեն կարող անմիջականորեն դիտարկվել<ref>Статья А. В. Ефремова, Физический энциклопедический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1984</ref>, դրանք չափելի ներդրում են ունենում դիտարկվող քվանտային պատահարների հավանականության մեջ։ Ավելին, խոտորումների տեսության երկրորդ և ավելի բարձր կարգի հաշվարկները երբեմն որոշ [[ֆիզիկական մեծություն]]ների համար տալիս են [[անսահմանություն|անվերջ մեծ]] արժեքներ։ Այդ ոչ ֆիզիկական անսահմանությունները վերացնելու նպատակով դաշտի քվանտային տեսության մեջ մշակված է [[վերանորմավորում|վերանորմավորման եղանակը]]<ref>Статья В. И. Григорьева, Физический энциклопедический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1984</ref>։
Գումարի մեջ կարող են ներդրում ունենալ այլ վիրտուալ մասնիկներ։ Օրինակ, երկու ֆոտոն անուղղակիորեն կարող են փոխազդել վիրտուալ [[էլեկտրոն]]-[[պոզիտրոն]]ային զույգի միջոցով<ref>Photon-photon-scattering section 7-3-1, renormalization chapter 8-2 in {{Cite book |last=Itzykson |first=C. |url=https://archive.org/details/quantumfieldtheo0000itzy |title=Quantum Field Theory |last2=Zuber |first2=J.-B. |publisher=McGraw-Hill |year=1980 |isbn=0-07-032071-3}} {{en icon}}</ref>։ [[Միջազգային գծային կոլայդեր]]ի աշխատանքի հիմքում դրվելու է այս մեխանիզմը<ref>
{{Cite journal |last=Weiglein |first=G. |year=2008 |title=Electroweak Physics at the ILC |journal=Journal of Physics: Conference Series |volume=110 |pages=042033 |doi=10.1088/1742-6596/110/4/042033}} {{en icon}}</ref>։

Մաթեմատիկորեն երկրորդային քվանտացման եղանակն այն է, որ մեծ թվով [[նույնական մասնիկներ]]ից բաղկացած քվանտային համակարգը նկարագրվում է ալիքային ֆունկցիաների օգնությամբ, որոնցում [[լրացման թվեր]]ը հանդես են գալիս որպես անկախ փոփոխականներ։ [[Երկրորդային քվանտացում]]ն իրականացվում է՝ տրված վիճակում մասնիկների թիվը (լրացման թիվ) մեկով մեծացնող կամ փոքրացնող օպերատոր մտցնելու ճանապարհով։ Այս օպերատորները երբեմն կոչվում են ծնման և ոչնչացման օպերատորներ։ Լրացման և ոչնչացման օպերատորների մաթեմատիկական հատկությունները տրվում են [[փոխատեղման առնչություններ]]ով, որոնց տեսքը որոշվում է մասնիկների սպինով։ Նման նկարագրության դեպքում ալիքային ֆունկցիան նույնպես դառնում է օպերատոր։ Ժամանակակից ֆիզիկական նշանակումներում էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտային վիճակը գրվում է որպես [[Ֆոկի վիճակ]], որը յուրաքանչյուր էլեկտրամագնիսական մոդի վիճակների [[թենզորական արտադրյալ]]ն է. 
: <math>|n_{k_0}\rangle\otimes|n_{k_1}\rangle\otimes\dots\otimes|n_{k_n}\rangle\dots,</math>

որտեղ <math>~|n_{k_i}\rangle</math>-ը <math>~k_i.</math> մոդում գտնվող <math>~n_{k_i},</math> թվով ֆոտոններով վիճակն է։ Նոր ֆոտոնի ստեղծումը (օրինակ՝ ատոմային անցման հետևանքով) գրվում է որպես.
: <math>|n_{k_i}\rangle \rightarrow |n_{k_i}+1\rangle</math>:

== Ֆոտոնի կառուցվածքը ==
{{main|Քվանտային քրոմադինամիկա}}
[[Քվանտային քրոմադինամիկա]]յի համաձայն՝ իրական ֆոտոնը կարող է փոխազդել ոչ միայն որպես առանձին կետային մասնիկ, այլև որպես [[քվարկ]]ների և [[գլյուոն]]ների հավաքածու, ինչպիսին [[հադրոն]]ն է։ Ֆոտոնի կառուցվածքը որոշվում է ոչ թե վալենտական քվարկների ավանդական հավաքածուներով (ինչպես, օրինակ, որոշվում է պրոտոնի կառուցվածքը), այլ՝ կետային ֆոտոնի վիրտուալ ֆլուկտուացիաներով [[պարտոն]]ների հավաքածուում<ref name="sm2001">[http://www.slac.stanford.edu/grp/th/LCBook/qcd.ps.gz QCD and Two-Photon Physics], in Linear Collider Physics Resource Book for Snowmass 2001, Chapter 7, LC-REV-2001-074-US. {{en icon}}</ref>։ Այս հատկություններն ի հայտ են գալիս միայն բավականաչափ մեծ էներգիաների դեպքում, սկսած ~1 [[ԳէՎ]]-ից։

== Ֆոտոնը որպես տրամաչափային բոզոն ==
{{main|Տրամաչափային տեսություն}}

Էլեկտրամագնիսական դաշտը նկարագրող Մաքսվելի հավասարումները կարող են ստացվել [[Տրամաչափային տեսություն|տրամաչափային տեսության]] պատկերացումներից՝ որպես [[տարածություն-ժամանակ]]ի կոորդինատի ձևափոխության նկատմամբ [[էլեկտրոն]]ի [[տրամաչափային ինվարիանտություն|տրամաչափային ինվարիանտության]] պահանջի կատարման հետևանք<ref name="Ryder">
{{Cite book |last=Ryder |first=L. H. |url=https://archive.org/details/quantumfieldtheo0000ryde_a7q5 |title=Quantum field theory |publisher=Cambridge University Press |year=1996 |isbn=0-521-47814-6 |edition=2nd |oclc=32853321}} {{en icon}}</ref><ref name="dic_phys">Статья Э. А. Ефремова, Физический энциклопедический словарь, М.: Советская энциклопедия, 1984, ст. 237-239}}</ref>։
Էլեկտրամագնիսական դաշտի համար այս [[տրամաչափային համաչափություն]]ը արտացոլում է կոմպլեքս թվերի հատկությունը՝ [[կոմպլեքս թվեր|կեղծ մասի]] փոփոխությունը առանց [[կոմպլեքս թվեր|իրական մասի]] վրա ազդեցություն ունենալու, ինչպես էներգիայի կամ [[լագրանժյանի]] դեպքում է։ 
Նման [[տրամաչափային դաշտ]]ի քվանտը պետք է լինի առանց զանգվածի չլիցքավորված բոզոն, քանի դեռ չի խախտվել սիմետրիան։ Այդ պատճառով ֆոտոնը (որն էլ հենց հանդիսանում է էլեկտրամագնիսական դաշտի քվանտը) ժամանակակակից ֆիզիկայում դիտարկվում է որպես ամբողջ սպինով զանգված չունեցող չլիցքավորված մասնիկ։ [[Էլեկտրամագնիսական փոխազդեցություն|էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության]] կորպուսկուլային մոդելը ֆոտոնին վերագրում է 1-ի հավասար [[սպին]], ինչը նշանակում է, որ ֆոտոնի [[պարույրություն]]ը հավասար է <math>\pm \hbar</math>: Դասական ֆիզիկայի տեսակետից ֆոտոնը կարող է մեկնաբանվել որպես մի պարամետր, որը պատասխանատու է լույսի բևեռացված վիճակի համար ([[էլեկտրամագնիսական ալիքների բևեռացում|շրջանային բևեռացված լուսային ալիքում]] [[լարվածություն|լարվածության վեկտորի]] պտտման ուղղության համար)։ Քվանտային էլեկտրադինամիկայի շրջանակներում ներառված վիրտուալ ֆոտոնները կարող են գտնվել նաև ոչ ֆիզիկական բևեռացման վիճակներում<ref name="Ryder" />։

Ստանդարտ մոդելում ֆոտոնը [[էլեկտրաթույլ փոխազդեցություն]] իրականացնող չորս [[տրամաչափային բոզոն]]ներից մեկն է։ Մյուս երեքը (W<sup>+</sup>, W<sup>−</sup> և Z<sup>0</sup>) կոչվում են [[վեկտորական բոզոն]]ներ և պատասխանատու են միայն [[թույլ փոխազդեցություն|թույլ փոխազդեցության]] համար։ Ի տարբերություն ֆոտոնի, վեկտորային բոզոնը չի կարող չունենալ [[զանգված]], քանի որ թույլ փոխազդեցությունն ի հայտ է գալիս միայն շատ փոքր հեռավորությունների վրա՝ <10<sup>−15</sup> սմ։ Սակայն տրամաչափային դաշտերի քվանտները պետք է զանգված չունենան, զանգվածի ի հայտ գալը նրանց մոտ խախտում է շարժման հավասարումների տրամաչափային ինվարիանտությունը։ Այս դժվարությունից ելք առաջարկեց [[Պիտեր Հիգս]]ը, ով տեսականորեն նկարագրեց [[էլեկտրաթույլ սիմետրիայի ինքնակամ խախտում]]ը։ Այն թույլ է տալիս ծանր դարձնել վեկտորական բոզոնները՝ առանց խախտելու տրամաչափային համաչափությունը հենց շարժման հավասարումներում<ref name="dic_phys" />։ Էլեկտրաթույլ փոխազդեցության մեջ ֆոտոնի միավորումը W և Z տրամաչափային բոզոնների հետ իրականացրեցին [[Շելդոն Լի Գլեշոու]]ն, [[Աբդուս Սալամ]]ը և [[Սթիվեն Վայնբերգ]]ը, ինչի համար [[1979]] թ. արժանացան [[ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակ]]ի<ref name="Glashow">[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/glashow-lecture.html Sheldon Glashow Nobel lecture], delivered 8 December 1979.</ref><ref name="Salam">[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/salam-lecture.html Abdus Salam Nobel lecture], delivered 8 December 1979.</ref><ref name="Weinberg">[http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/weinberg-lecture.html Steven Weinberg Nobel lecture], delivered 8 December 1979.</ref>։
Դաշտի քվանտային տեսության կարևոր խնդիրներից է նաև ուժեղ փոխազդեցության ընդգրկումը միասնական տրամաչափային սխեմայում (այսպես կոչված «[[Մեծ միավորման տեսություն]]ը»)։ Սակայն այս տեսությունից բխող կարևորագույն հետևությունները, ինչպես, օրինակ, [[պրոտոնի տրոհում]]ը, դեռ փորձարարական հաստատում չեն ստացել<ref>Глава 14 в {{Cite book |last=Hughes |first=I. S. |url=https://archive.org/details/elementarypartic0000hugh_c9n2 |title=Elementary particles |publisher=Cambridge University Press |year=1985 |isbn=0-521-26092-2 |edition=2nd}} {{en icon}}</ref>։

== Ֆոտոնի ներդրումը համակարգի զանգվածի մեջ ==
{{Main|Զանգվածը հատուկ հարաբերականության տեսության մեջ}}

<math>\nu</math> հաճախությամբ ֆոտոն ճառագայթող համակարգի էներգիան փոքրանում է այդ ֆոտոնի էներգիային հավասար <math>~E=h\nu</math> մեծությունով։ Արդյունքում համակարգի զանգվածը փոքրանում է <math>~{E}/{c^2}</math> չափով։ Համանմանորեն, ֆոտոն կլանող համակարգի զանգվածը համապատասխանաբար մեծանում է<ref>Раздел 10.1 в {{Cite book |last=Dunlap |first=R. A. |title=An Introduction to the Physics of Nuclei and Particles |publisher=Brooks/Cole |year=2004 |isbn=0-534-39294-6}} {{en icon}}</ref>։
[[Քվանտային էլեկտրադինամիկա]]յում [[վակուում]]ի վիրտուալ ֆոտոնների հետ էլեկտրոնների փոխազդեցության արդյունքում առաջ են գալիս տարամիտություններ, որոնք վերացվում են [[վերանորմավորում|վերանորմավորման]] եղանակի օգնությամբ։ Արդյուքնում էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության լագրանժյանում նստած էլեկտրոնի զանգվածը տարբերվում է փորձով դիտարկվող զանգվածից։ Անկախ որոշակի մաթեմատիկական դժվարություններից, որոնք կապված են նման գործողությունների հետ, քվանտային էլեկտրադինամիկան թույլ է տալիս շատ մեծ ճշտությամբ բացատրել այնպիսի փաստեր, ինչպիսիք են լեպտոնների անոմալ [[դիպոլային մոմենտ]]ը, և լեպտոնային դուպլետների [[գերնուրբ կառուցված]]ը (օրինակ, [[մյուոնիում]]ների և [[պոզիտրոնիում]]ների մոտ<ref>{{Cite book |last=Itzykson |first=C. |url=https://archive.org/details/quantumfieldtheo0000itzy |title=Quantum Field Theory |last2=Zuber |first2=J.-B. |publisher=McGraw-Hill |year=1980 |isbn=0-07-032071-3}} {{en icon}}</ref>։

Էլեկտրամագնիսական դաշտի [[էներգիա-իմպուլսի թենզոր]]ը տարբեր է զրոյից, այդ պատճառով ֆոտոնը [[ձգողականություն|ձգողական]] ազդեցություն է ունենում այլ օբյեկտների վրա՝ համաձայն [[հարաբերականության ընդհանուր տեսություն|հարաբերականության ընդհանուր տեսության]]։ Եվ ընդհակառակը, ֆոտոնը ենթարկվում է այլ օբյեկտների ձգողությանը։ Ձգողության բացակայության դեպքում ֆոտոնի [[հետագիծ]]ը ուղիղ գիծ է։ Ձգողական դաշտում այն շեղվում ուղիղ գծից՝ կապված [[տարածություն-ժամանակ]]ի կորացման հետ (տե՛ս օրինակ, [[ձգողական ոսպնյակ]])։ Բացի այդ, ձգողական դաշտում դիտելի է այսպես կոչված [[ձգողական կարմիր սահման]]ը (տե՛ս [[Փաունդ-Ռեբկայի փորձ]]ը)։ Դա հատուկ է ոչ միայն առանձին ֆոտոնին։ Նման էֆեկտ կանխատեսվել է դասական էլեկտրամագնիսական ալիքի համար ամբողջությամբ<ref>{{Cite book |last=Stephani |first=H. |url=https://archive.org/details/generalrelativit0000step |title=General Relativity: An Introduction to the Theory of Gravitational Field |last2=Stewart |first2=J. |publisher=Cambridge University Press |year=1990 |isbn=0-521-37941-5}} {{en icon}}</ref>։

== Ֆոտոնը նյութում ==
{{main|Խմբային արագություն|Ֆոտոքիմիա}}

Թափանցիկ միջավայրում լույսը ավելի փոքր արագությամբ է տարածվում, քան նրա [[լույսի արագությունը վակուումում|<math>c</math>]] արագությունն է վակուումում։ Օրինակ, էներգիա ճառագայթող [[Արեգակի միջուկ]]ից դեպի մակերևույթ իրենց ճանապարհին ֆոտոնները ենթարկվում են բազմաթիվ բախումների, և մակերևույթին հասնելու համար կարող են միլիոնավոր տարիներ պահանջվել<ref>
{{Cite book |last=Naeye |first=R. |url=https://books.google.am/books?id=06_9B7S_q_YC&pg=PA16&dq=million-year+surface+sun+photon&as_brr=3&ei=gYsyR6iELpLgtgOkttmvAQ&sig=70D3g1ajnoVyvnoY1qBAIV0yIf4 |title=Through the Eyes of Hubble: Birth, Life and Violent Death of Stars |publisher=CRC Press |year=1998 |isbn=0-750-30484-7 |oclc=40180195}} {{en icon}}</ref>։
Սակայն բաց տիեզերքում շարժվելիս նույն ֆոտոնները [[Երկիր]] են հասնում ընդամենը 8.3 րոպեում։ Լույսի արագության նվազումը բնորոշող մեծությունը կոչվում է նյութի [[բեկման ցուցիչ]]։ 
Դասական տեսանկյունից դանդաղեցումը կարելի է այսպես բացատրել։ [[Էլեկտրական դաշտի լարվածություն|Էլեկտրական դաշտի լարվածության]] ազդեցությամբ միջավայրի ատոմների [[վալենտական էլեկտրոն]]ների լուսային ալիքները սկսում են [[հարկադրական տատանումներ|հարկադրական]] [[հարմոնիկ տատանումներ|հարմոնիկ]] տատանումներ կատարել։ Տատանվող էլեկտրոնները սկսում են որոշակի հապաղման ժամանակով երկրորդային ալիքներ ճառագայթել, որոնք ունեն նույն հաճախությունը և լարվածությունը, ինչ և ընկնող լույսը։ [[Ինտերֆերենց]]վելով սկզբնական ալիքի հետ՝ այդ ալիքները դանդաղեցնում են այն։
Կորպուսկուլային մոդելում հապաղումը կարելի է բացատրել նյութում քվանտային գրգռումներին (ֆոտոնի և [[էքսիտոն]]ի նման քվազիմասնիկներ) ֆոտոնի միջամտությամբ, ինչի հետևանքով առաջանում է [[փոլարիտոն]]։ Նման փոլարիտոնն ունի զրոյից տարբեր [[էֆեկտիվ զանգված]], ինչի հետևանքով արդեն չի կարող շարժվել <math>~c</math> արագությամբ։ Այլ քվազիմասնիկների հետ ֆոտոնի փոխազդեցության երևույթը կարելի է ուղղակիորեն դիտարկել [[Ռամանի էֆեկտ|Ռամանի]] և [[Բրիլյուենի էֆեկտ|Բրիլյուենի]] ցրման երևույթներում<ref>{{Cite book |last=Patterson |first=J. D. |url=https://archive.org/details/solidstatephysic0000patt |title=Solid-State Physics: Introduction to the Theory |last2=Bailey |first2=B. C. |publisher=[[Springer Science+Business Media|Springer]] |year=2007 |isbn=3-540-24115-9}} {{en icon}}</ref>։

Նմանապես, ֆոտոնը կարելի է դիտարկել որպես միշտ, նույնիսկ նյութում, լույսի <math>~c</math> արագությամբ շարժվող մասնիկ, որը փուլային շեղման է ենթարկվում ատոմների հետ փոխազդեցության արդյունքում։ Ատոմները փոխում են ֆոտոնի ալիքի երկարությունը և իմպուլսը, բայց ոչ արագությունը<ref>Ch 4 in {{Cite book |last=Hecht |first=Eugene |title=Optics |publisher=Addison Wesley |year=2001 |isbn=9780805385663}} {{en icon}}</ref>
Կախված հաճախությունից՝ լույսը նյութում տարածվում է տարբեր արագություններով։ Այս երևույթը օպտիկայում կոչվում է [[լույսի դիսպերսիա|դիսպերսիա]]։ Հատուկ պայմաններ ստեղծելով՝ կարելի է հասնել այն բանին, որ լույսի տարածման արագությունը նյութում դառնա շատ փոքր (այսպես կոչված «[[դանդաղ լույս]]»)։ Օգտագործելով էլեկտրամագնիսականորեն մակածված թափանցիկությունը՝ որոշակի հատուկ պայմաններում հնարավոր է հասնել մինչև 0,091 [[միլիմետր|մմ]]/[[վայրկյան|վ]] խմբային արագության<ref>{{Cite web |author=Е. Б. Александров, В. С. Запасский. |title=Медленный свет: за фасадом сенсации |url=http://elementy.ru/lib/430577 |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/615l776jV?url=http://elementy.ru/lib/430577 |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 21 |accessdate=2009 թ․ ապրիլի 5 |publisher=Элементы.Ру}}</ref>։

Ֆոտոնը կարող է նաև կլանվել [[ատոմի միջուկ|միջուկների]], ատոմների կամ մոլեկուլների կողմից՝ դրանով իսկ հարուցելով նրանց [[էներգիական մակարդակ|էներգիական վիճակների]] անցումներ։

== Տեխնոլոգիական կիրառությունները ==
Տեխնոլոգիայում ֆոտոնն ունի բազմաթիվ կիրառություններ։ Ստորև նկարագրված օրինակներն ընտրված են՝ ներկայացնելու համար ֆոտոնի կիրառությունը ''per se''` ի տարբերություն հիմնական օպտիկական սարքերի, ինչպես օրինակ ոսպնյակը և այլն, որոնց գործողության սկզբունքը կարելի է բացատրել լույսի դասական տեսության շրջանակներում։ Ֆոտոնի կարևորագույն կիրառություններից մեկը [[լազեր]]ն է։ 
Առանձին Ֆոտոնի բազմաթիվ կիրառություններ կան։ Դասական [[ֆոտոէլեկտրոնային բազմապատկիչ]]ում գործարկվում է [[ֆոտոէֆեկտ]]ի երևույթը. մետաղյա թիթեղի վրա ընկնող ֆոտոնը էլեկտրոն է պոկում`սկզբնավորելով աստիճանաբար աճող էլեկտրոնային հոսք։ [[Կիսահաղորդիչ]]ներում նման երևույթ է կիրառվում [[լիցքային կապով սարք]]երում։ Այլ դետեկտորներում, ինչպիսին է [[Գեյգերի հաշվիչ]]ը, օգտագործվում են գազի մոլեկուլները [[իոնացում|իոնացնելու]] ֆոտոնի հատկությունը<ref>{{Cite book |last=Kitchin |first=C.R. |title=Astrophysical Techniques |publisher=[[CRC Press]] |year=2008 |isbn=1-4200-8243-4 |location=Boca Raton (FL)}}</ref>
Նյութի կողմից ֆոտոնի կլանումը և ճառագայթումը օգտագործվում է [[սպեկտրային անալիզ]]ում։ Ցանկացած [[քիմիական տարր]]ի ատոմներ ունեն խստորեն որոշված [[ռեզոնանսային հաճախություն]]ներ, ինչի արդյունքում հենց այդ հաճախությունների վրա նրանք լույս են ճառագայթում կամ կլանում։ Դրա հետևանքով ատոմների և նրանցից կազմված մոլեկուլների ճառագայթման և կլանման սպեկտրները անհատական են, ինչպես մարդու մատնահետքերը։ 
[[Պատկեր:Emission spectrum-Fe.png|կենտրոն|շրջափակել|[[Երկաթ]]ի [[ճառագայթման սպեկտր]]ը]]{{clear|left}}
Սպեկտրային անալիզի մի քանի եղանակներ կան. 
# '''[[Ճառագայթման սպեկտր|Ճառագայթային]]''', որում օգտագործվում է ատոմների, հազվադեպ` մոլեկուլների ճառագայթման սպեկտրը։
# '''[[Կլանման սպեկտր|Կլանման]]''', որում օգտագործվում է հիմնականում մոլեկուլների, բայց ոչ ատոմների, կլանման սպեկտրը։
# '''[[Ռենտգենյան սպեկտրի անալիզ|Ռենտգենյան]]''', որում օգտագործվում են ատոմների ռենտգենյան սպեկտրները, ինչպես նաև [[ռենտգենյան ճառագայթում|ռենտգենյան ճառագայթների]] դիֆրակցիան հետազոտվող նյութում՝ վերջինիս կառուցվածքը բացահայտելու նպատակով։
Շատ [[պատահական թվերի գեներատոր]]ների աշխատանքի սկզբունքի հիմքում ընկած է միայնակ ֆոտոնի գտնվելու վայրի որոշումը։ Դրանցից մեկի գործողության պարզեցված սկզբունքը հետևյալն է. Պատահական հաջորդականության հերթական [[բիթ]]ը գեներացնելու համար ֆոտոնը ուղարկվում է լուսաբաժանի վրա։ Ցանկացած ֆոտոնի համար կա երկու հնարավորություն. կամ անցնել լուսաբաժանով կամ անդրադառնալ նրա նիստից։ Կախված արդյունքից՝ հաջորդականության հերթական բիթը գրվում է «0» կամ «1»<ref>
{{Cite journal |last=Jennewein |first=T. |last2=Achleitner |first2=U. |last3=Weihs |first3=G. |last4=Weinfurter |first4=H. |last5=Zeilinger |first5=A. |year=2000 |title=A fast and compact quantum random number generator |journal=[[Review of Scientific Instruments]] |volume=71 |pages=1675-1680 |doi=10.1063/1.1150518}} {{en icon}}</ref><ref>
{{Cite journal |last=Stefanov |first=A. |last2=Gisin |first2=N. |last3=Guinnard |first3=O. |last4=Guinnard |first4=L. |last5=Zbiden |first5=H. |year=2000 |title=Optical quantum random number generator |journal=Journal of Modern Optics |volume=47 |pages=595-598 |doi=10.1080/095003400147908}} {{en icon}}</ref>:

== Վերջին հետազոտությունները ==
Ներկայումս համարվում է, որ ֆոտոնի հատկությունները լավ հասկանալի են տեսության տեսանկյունից։ [[Ստանդարտ մոդել]]ը դիտարկում է ֆոտոնը որպես որպես 1 սպինով, զրոյական հանգստի զանգվածով տրամաչափային բոզոն<ref>Համարվում է, որ ֆոտոնը «զանգված չունի», սակայն պետք է հիշել, որ այս պնդումը վերաբերում է միայն [[Հանգստի զանգված|հանգստի զանգվածին]], որն իսկապես զրո է։ Սակայն ֆոտոնն ունի [[ռելյատիվիստական զանգված]]։ Մասնավորապես, դրա մասին է խոսում այն փաստը, որ ֆոտոնների տեսքով էներգիայի ճառագայթման արդյունքում [[Արեգակի]] զանգվածը փոքրանում է։ Հենց հանգստի զանգված չունենալու պատճառով է, որ ֆոտոնը ստիպված է վակուումում շարժվել հնարավոր առավելագույն` [[Լույսի արագություն|լույսի արագությամբ]]։ Ֆոտոնը կարող է գոյություն ունենալ միայն այդ շարժման մեջ։ Ֆոտոնի որևէ կանգ համարժեք է նրա կլանմանը</ref>։ և զրոյական էլեկտրական լիցքին։ Այս վերջին փաստը մասնավորապես հետևում է [[U(1)]] լոկալ ունիտար սիմետրիայից և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության վերաբերյալ փորձերից։ Սակայն ֆիզիկոսները շարունակում են փնտրել անհամապատասխանություններ փորձի և Ստանդարտ մոդելի դրույթների միջև։ Ֆոտոնի զանգվածի և լիցքի հայտնաբերմանը ուղղված փորձերի ճշտությունը մշտապես աճում են։ Ֆոտոնի՝ թեկուզ աննշան լիցք կամ զանգված ունենալը լուրջ հարված է Ստանդարտ մոդելին։ Մինչ այժմ անցկացված բոլոր փորձերը ցույց են տալիս, որ ֆոտոնը չունի ոչ լիցք<ref name="chargeless"/>, ոչ հանգստի զանգված<ref>{{Cite journal |last=G. Spavieri and M. Rodriguez |year=2007 |title=Photon mass and quantum effects of the Aharonov-Bohm type |journal=[[Physical Review A]] |volume=75 |pages=052113 |doi=10.1103/PhysRevA.75.052113}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Goldhaber |first=A. S. |year=1971 |title=Terrestrial and Extraterrestrial Limits on The Photon Mass |journal=[[Reviews of Modern Physics]] |volume=43 |pages=277-296 |doi=10.1103/RevModPhys.43.277}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Fischbach |first=E. |author2=Kloor, H.; Langel, R. A.; Lui, A. T. Y.; Peredo, M. |year=1994 |title=New Geomagnetic Limits on the Photon Mass and on Long-Range Forces Coexisting with Electromagnetism |journal=Physical Review Letters |volume=73 |pages=514-517 |doi=10.1103/PhysRevLett.73.514}} {{en icon}}</ref><ref>[http://pdg.lbl.gov/2005/tables/gxxx.pdf Official particle table for gauge and Higgs bosons] S. Eidelman ''et al.'' (Particle Data Group) ''Physics Letters B'' '''592''', 1 (2004)</ref><ref>{{Cite journal |last=Davis |first=L. |author2=Goldhaber, A. S.; Nieto, M. M. |year=1975 |title=Limit on Photon Mass Deduced from Pioneer-10 Observations of Jupiter’s Magnetic Field |journal=Physical Review Letters |volume=35 |pages=1402-1405 |doi=10.1103/PhysRevLett.35.1402}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Luo |first=J. |author2=Shao, C. G.; Liu, Z. Z.; Hu, Z. K. |year=1999 |title=Determination of the limit of photon mass and cosmic magnetic vector with rotating torsion balance |journal=[[Physical Review A]] |volume=270 |pages=288-292}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Schaeffer |first=B. E. |year=1999 |title=Severe limits on variations of the speed of light with frequency |journal=Physical Review Letters |volume=82 |pages=4964-4966 |doi=10.1103/PhysRevLett.82.4964}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Luo |first=J. |author2=Tu, L. C.; Hu, Z. K.; Luan, E. J. |year=2003 |title=New experimental limit on the photon rest mass with a rotating torsion balance |journal=Physical Review Letters |volume=90 |pages=Art. No. 081801 |no-pp=true |doi=10.1103/PhysRevLett.90.081801}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Williams |first=E. R. |author2=Faller, J. E.; Hill, H. A. |year=1971 |title=New Experimental Test of Coulomb’s Law: A Laboratory Upper Limit on the Photon Rest Mass |journal=Physical Review Letters |volume=26 |pages=721-724 |doi=10.1103/PhysRevLett.26.721}} {{en icon}}</ref><ref>{{Cite journal |last=Lakes |first=R. |year=1998 |title=Experimental Limits on the Photon Mass and Cosmic Magnetic Vector Potential |journal=Physical Review Letters |volume=80 |pages=1826 |doi=10.1103/PhysRevLett.80.1826}} {{en icon}}</ref><ref>[http://pdg.lbl.gov/2006/listings/s000.pdf 2006 PDG listing for photon] W.-M. Yao ''et al.'' (Particle Data Group) ''Journal of Physics G'' '''33''', 1 (2006).</ref><ref>{{Cite journal |last=Adelberger |first=E. |author2=Dvali, G.; Gruzinov, A. |year=2007 |title=Photon Mass Bound Destroyed by Vortices |journal=Physical Review Letters |volume=98 |pages=Art. No. 010402 |no-pp=true |doi=10.1103/PhysRevLett.98.010402}}</ref>։
Ամենամեծ ճշտությունը, որով հաջողվել է չափել ֆոտոնի լիցքը, {{nowrap|5×10<sup>−52</sup>[[կուլոն|Կլ]]}} է (կամ {{nowrap|3×10<sup>-33</sup> [[տարրական էլեկտրական լիցք|e]]}})։ {{nowrap|1,1×10<sup>−52</sup>}} [[կիլոգրամ|կգ]] զանգվածի համար ({{nowrap|6×10<sup>−17</sup>}} [[էլեկտրոն-վոլտ|էՎ]]/[[լույսի արագություն|c]]<sup>2</sup> կամ {{nowrap|1×10<sup>−22</sup>[[էլեկտրոնի զանգված|''m''<sub>e</sub>]]}})<ref name="Particle_table">[http://pdg.lbl.gov/2005/tables/gxxx.pdf Official particle table for gauge and Higgs bosons] Retrieved 24 October 2006</ref>:
Ժամանակակից շատ հետազոտություններ ուղղված են ֆոտոնի կիրառմանը [[քվանտային օպտիկա]]յի բնագավառում։ Ֆոտոնը հարմար մասնիկ է թվում գերարդյունաբերական քվանտային համակարգիչ ստեղծելու համար։ Քվանտային խճճվածության ուսումնասիրությունը նույնպես առաջատար է ժամանակակից հետազոտություններում<ref>{{Cite web |author=Алексей Паевский. |title=Телепортация вышла на поток |url=http://www.gazeta.ru/science/2006/10/10_a_912253.shtml?letters |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/615lBo64Z?url=http://www.gazeta.ru/science/2006/10/10_a_912253.shtml?letters |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 21 |accessdate=2009 թ․ ապրիլի 19 |publisher=Gazeta.ru}}</ref>։
Բացի այդ, ուսումնասիրվում են [[ոչ գծային օպտիկա|ոչ գծային օպտիկական պրոցեսներն ու համակարգերը]], մասնավորապես, երկֆոտոնային կլանման, համափուլ մոդուլյացիայի և օպտիկական պարամետրական օսցիլյատորների երևույթները։ Սակայն նման երևույթները և համակարգերը չեն պահանջում հատկապես ֆոտոնների կիրառում։ Դրանք հաճախ կարելի է մոդելավորել՝ ատոմը որպես ոչ գծային տատանակ դիտարկելու միջոցով։ [[Ինքնակամ պարամետրական ցրում|Ինքնակամ պարամետրական ցրման]] ոչ գծային օպտիկական պրոցեսը հաճախ օգտագործվում է ֆոտոնների [[քվանտային խճճվածություն|խճճված վիճակներ]] ստեղծելու համար<ref>Физика квантовой информации, Под ред. Д. Боумейстера, А. Экерта, А. Цайлингера, 
М., Постмаркет, 2002, ст. 79-85</ref>։ Վերջապես, ֆոտոններն օգտագործվում են օպտիկական հաղորդակցության, այդ թվում՝ նաև քվանտային գաղտնագրության մեջ<ref>{{Cite web |author=Мария Чехова. |title=Квантовая оптика |url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/KVANTOVAYA_OPTIKA.html |url-status=live |archiveurl=https://www.webcitation.org/615lD1m3r?url=http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/KVANTOVAYA_OPTIKA.html |archivedate=2011 թ․ օգոստոսի 21 |accessdate=2009 թ․ ապրիլի 19 |publisher=Кругосвет}}</ref>։

== Տես նաև ==
* [[Դոպլերի էֆեկտ]]
* [[Լույս]]
* [[Էլեկտրամագնիսական ճառագայթում]]
* [[Ֆոտոնիկա]]
* [[Էլեկտրամագնիսական ալիքների բևեռացում]]
* [[Լուսանկարչություն]]
* [[Լազեր]]
* [[Քվանտային օպտիկա]]

== Ծանոթագրություններ ==
{{ծանցանկ|2}}

{{մասնիկներ}}

== Արտաքին հղումներ ==
{{Վիքիպահեստ կատեգորիա|Photon}}
{{պորտալ|Ֆիզիկա}}
{{Լավ հոդված/Կատեգորիա}}
{{ՀՍՀ|հատոր=12|էջ=692}}
{{Օրվա հոդված նախագծի մասնակից}}

[[Կատեգորիա:Քվանտային մեխանիկա]]
[[Կատեգորիա:Բոզոններ]]
[[Կատեգորիա:Տրամաչափային բոզոններ]]
[[Կատեգորիա:Օպտիկա]]