durgun kütle teriminin çıkış noktası, özel görelilik kuramıdır. zira durgun kütle, ölçüm yapan bir gözlemci tarafından durgun olarak görülen parçacığın kütlesidir. ancak özel göreliliğe göre ışık (ya da fotonlar) (bkz: ışık hızı) ile hareket ederler ve hiçbir zaman sabit durmazlar. bu nedenle fotonların durgun kütlesi sıfırdır denir.
ancak fotonların enerjiye sahip olduğunu biliyoruz. peki meşhur e = mc^2 denklemine göre, enerjisi olan bir şeyin kütlesi de olmalı diyebiliyorsak, fotonun durgun kütlesi nasıl sıfır olur? (burada e enerji, m kütle, c de ışık hızıdır)
bir fotonun enerjisi e = hf formülüyle verilir. (bu kez enerji, (bkz: planck sabiti) olan h ile, (bkz: frekans) yani f'nin çarpımına eşittir. fotonlar dalga-parçacık özelliklerini aynı anda taşıdıklarından frekansa da sahiptirler)
elimizde iki adet enerji denklemi var. bunları birbirine eşitlediğimizde m = hf/c^2 formülüne ulaşırız. buradan görüyoruz ki, durgun kütlesi olmayan hareket halindeki bir fotonun normal bir kütlesi var.
***
her ne kadar fotonların sabit olmadığını söylesek de, 2013 yılında Darmstadt üniversitesi'nden bilim insanları, fotonları bir (bkz: kristal) içerisinde 1 dakikalığına tuzaklamayı ve durdurmayı başardılar. bunun sonucunda bir foton hafızası olayı ortaya çıktı (bu konuyu bir başka başlığa bırakıyorum). daha önceden de benzer deneyler, aynı grup tarafından yapılmış ve fotonlar daha kısa süreliğine durdurulabilmişti. gelecekte bu tip deneyler sonucunda, durgun haldeyken bir fotonun kütlesi tam olarak ne oluyor sorusuna kesin ya da ona yakın bir cevap da alabiliriz diye umuyorum.