Peut-on avoir de la matière qui ne possède pas de masse ? Par exemple, peut on dire qu'on photon est matériel, dans le sens où il a de l'énergie et interagit avec la matière, même s'il n'a pas de masse ?

Réponse publiée sur Quora

Absolument.

Le Modèle standard de la physique des particules décrit toutes les particules constituant la matière, et certaines de ces particules, notamment le photon et le gluon, en font partie.

On doit considérer que ces particules font partie de la matière car sinon on doit expliquer comment l’interaction de ces particules avec la matière échange de l’énergie, de la quantité de mouvement, voire de la masse.

Par exemple les protons et les neutrons sont constitués de 3 quarks, mais la masse de ces 3 quarks ne totalise que 1% environ de la masse du proton ou du neutron. Les 99% proviennent des gluons, qui n’ont aucune masse. C’est l’énergie de liaison des gluons qui donne une masse m=e/c^2 .

On doit donc considérer les gluons comme étant de la matière, d’autant plus qu’ils sont confinés dans les protons et neutrons, pourtant ils n’ont pas de masse.

On peut faire le même raisonnement avec le photon : si une désintégration radioactive produit un photon gamma d’énergie e=mc^2, et que ce photon est absorbé quelque part en restituant cette énergie par la formation de particules de masse m, pourquoi exclure le photon de la matière sous prétexte que sa masse est (probablement) nulle ?

Et le neutrino dans ce cas ? On ne sait pas encore si sa masse est nulle ou pas, alors matière ou pas matière ?