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光的电磁本质的实验基础

测量光子的带电量或者检验质子与电子发出的光子带量性相反，可以验证笔者理论的正误.假设光子带有分数电荷Q，则可以建立光子在磁场中受罗伦兹力运动方程的坐标分量形式.当光子在垂直于磁场方向运动时，光子的运动方向将发生改变.为此，加拿大的宁宝钢先生在北京401所进行了实验，该所薛丕友等人参加了实验，北师大的方福康、何香涛等人为实验提供了协助.实验中，激光束通过了具有3，000高斯的同位素分离器磁场.实验中得到的初步结果是Q≈10^-21e（电子电荷）.上述实验结果及光的本性、相对论等问题曾与周培源、王竹溪（北大校园），唐晓威（高能所），彭恒武（九十年代初在寓宅）进行过讨论，并在物理所举行过小型报告讨论会.

分数量子霍尔效应的发现使Robert  Laughlin等人在1998年获得诺贝尔物理学奖，它暗示了电子可能不是基本粒子.以色列的科学家更宣称发现产生电子噪声的电荷可以是任意分数值，各国科学家对分数电荷的研究方兴未艾.然而，爱因斯坦在逝世的前几年在给朋友的信中还写道：“整整五十年的思考，并没有使我更接近‘光子’是什么的答案”（P.Speziali，……，Paris，1972）.毫无疑问，人们对光子的无知和分数电荷的存在极大地冲击着光子和狭义相对论的理论基础和经典概念.在当前的形势下，光线在传播中强烈表现出的电磁本性，促使我们不能不联想到，光的电磁本性极可能产生于一个带有微小分数电荷的准粒子的运动结果.宁宝钢确信它的分数电荷值约在10^-21～10^-23附近.上世纪60年代，国外一些实验物理学家，又观测到光子携带微量负电荷.例如G.L.Grodins在1961年发表于《Bull.Am.Phys.Soc.V6.》中的论文，就宣称他观测到了能量为14400eV的光子带电约10^-15e.G.B.West在1967年发表于《Phys.Rev.V162》中的论文又宣称，他已经测量出了2eV能量的光子带电约10^-16e.中文期刊《科学》60卷1期又报导：2005年美国科学家K.M.Birnhaum等人在光学微腔中，观测到了光子与光子之间的有效排斥相互作用.《现代物理知识》2007年1期也报导：2006年PVLAS实验组观测到，光束在缓慢旋转的磁场中传播时，能够产生与磁场旋转频率成正比的微小频移.上述各种实验观测事实，均需要用光子带微量负电荷这种新观点来解释.笔者认为，因为我们观察到的光子主要是电子发出的，如果是质子发出的，应该带微量的正电荷.

目前交叉科学的发展使相对论的研究不能只停留在相对论之中，必须去寻找其它领域中可能有重大影响或突破的实验和理论，才能使相对论的理论不断发展和完善.如果光子被证实带有分数电荷，它不仅仅是一个诺贝尔物理奖的问题，更重要的是它能引起理论物理和相对论研究的一次革命.这项实验的原理和技术路线是成熟的，该实验的一个决定因素是光源.激光的准直性并不好，如果使用光学准直系统会使光线携带的原始信息损失或发生畸变.因此，实验中必须使用同步辐射光，特别是它具有的极好的偏振性，是测量光子分数电荷不可替代的光源.