A l'école j'ai appris en physique que la lumière ne possède aucune masse. OK pas de problème. Mais pourquoi diable est-elle sensible à la gravitation ? Si elle ne peut s'échapper d'un trou noir et si les effets de lentilles gravitationnelles existent, c'est qu'elle doit posséder une masse, si infime soit-elle, non ?

Le principe d'équivalence masse-énergie bien connu, exprimé par la célèbre équation E = m c^2, nous dit qu'à toute énergie correspond une masse. Ainsi, le photon ayant une énergie, qui est proportionnelle à sa fréquence, il possède donc une masse, ce qui explique sa sensibilité à la gravitation.

Ce que le photon n'a pas, en revanche, c'est ce qu'on appelle "la masse au repos". Quel que soit le référentiel choisi (c'est-à-dire "quel que soit l'objet que l'on choisi comme étant fixe"), une particule dont la masse au repos est nulle se déplace à la vitesse de la lumière dans ce référentiel. C'est le cas du photon. A l'inverse, une particule ayant une mase au repos non-nulle ne pourra jamais atteindre la vitesse de la lumière dans aucun référentiel. La masse au repos est une caractéristique immuable pour une particule ou un objet donné.

Il y a donc une différence entre "masse au repos" et "masse", et cette dernière change avec la vitesse de l'objet. Pour les objets courants, cette différence est absolument négligeable, mais on peut accélérer certaines particules comme les électrons jusqu'à ce que leur masse augmente d'un facteur 100, ou plus.

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Cette réponse a été préparée par Stephane.Paltani@obs.unige.ch