A XX. század első felében rengeteg kísérletet végeztek a magreakciók vizsgálatára és azt tapasztalták, hogy a reakciók során több olyan részecske is megjelent az ütközések vagy hasadások során, amelyek korábban nem voltak ismertek.
Fotonok
A felszabaduló energia egy része fény, rádió sugárzás vagy gamma sugárzás, összefoglalva elektromágneses sugárzás formájában jelenik meg magreakció során. Itt most nem tárgyaljuk, de az elektromágneses sugárzásnak kettős természete van. Olyan, mintha hullám lenne és olyan is, mintha golyó lenne. A XX. század elejétől kezdve tudjuk, hogy az elektromágneses sugárzásnak ez a kettős természete onnan adódik, hogy úgynevezett hullámcsomagok mennek a térben, amelyeknek a haladási irányára nézve van kezdetük és végük, ezáltal részecskének is tekinthetjük őket, mert úgy viselkednek, de mivel hullámok, ezért hullámtermészetűek is.
Megjegyzendő, hogy azért nem tekinthetjük őket kis gömböcskéknek, de van elejük és végük, ráadásul fénysebességgel közlekednek, ilyen módon az energiájukból, a sebességükből és egyéb paraméterekből kiszámolhatjuk, hogy milyen a kiterjedésük. Meglehetősen rövidek. Ez azt jelenti, hogy nyugodtan tekinthetjük őket részecskéknek.
Ezeket a "részecskéket" fotonoknak hívjuk. Jellemzőjük, hogy nincsen nyugalmi tömegük. Ha beleütköznek egy tárgyba, akkor átadják az energiájukat és megsemmisülnek. Ha egy reakcióban fotonok jönnek létre, akkor addig a fotonok nem léteznek. Érdekes módon van perdületük - spinjük - amelynek a mértéke 1. A fotonok energiája a hullám frekvenciájától függ.
A foton, mint az elektromágneses kölcsönhatás közvetítője.
Amikor két töltött részecske interakcióba lép egymással, azaz az egyik hatására a másik gyorsulni kezd felé vagy lassulni kezd, akkor rendszerint foton szabadul fel vagy nyelődik el. Ezzel kapcsolatban a fizikusok azt szokták mondani, hogy a töltött részecskék közötti kölcsönhatást valójában a fotonok közvetítik. Régen még ezt a jelenséget úgy magyarázták, hogy a töltött részecskék által létrehozott elektromos mezőbe bekerülő másik töltött részecske a mezővel lép kölcsönhatásba. Ez azonban a fotonok megjelenését nem magyarázta volna és elektromágneses kölcsönhatás esetén mindig vannak fotonok.
Ebből a gondolatmenetből azt a következtetést lehet levonni, hogy magát a kölcsönhatást fotonok közvetítik.
A fotonok soha nem lépnek egymással kölcsönhatásba. Legfeljebb két foton hullámtermészetű révén interferálódik egymással, de egymás útját keresztezve nem zavarják egymást.
Fotonok és gravitáció
Einstein a relativitás elméletében azt írta le, hogy a fotonok - fény, rádió, gamma sugárzás - fénysebességgel közlekednek és semmilyen nyugalmi tömeggel rendelkező részecske nem közlekedhet fénysebességgel, csak annál lassabban (vagy gyorsabban). Ha egy bármilyen nyugalmi tömeggel rendelkező részecske elérné a fénysebességet, akkor a tömege végtelen nagyra nőne.
Az is megjósolta, hogy a fotonokra egyedül csak a gravitáció hat mégpedig olyan módon, hogyha a világegyetem szerkezetét absztrakt eukleidészi térnek gondolnánk, akkor ebben a térben a gravitáció a fotonok pályáját elgörbíti.
Ennek alapján jelentette ki Einstein, hogy a gravitáció meggörbíti a teret.