La ecuación E=mc2, propuesta por Albert Einstein (1879-1955), establece una relación entre la masa m y la energía E de un objeto, con c representando la velocidad de la luz en el vacío.
Esta ecuación implica que la masa puede ser convertida en energía y viceversa. Según la ecuación E=mc², puede parecer paradójico que una partícula sin masa (m=0) pueda tener energía (E ≠ 0).
Un fotón con masa m=0 tiene energía E≠0 porque la ecuación E=mc2 se aplica específicamente a partículas en reposo. De hecho, la relación energía-masa para una partícula está dada por la ecuación completa de la relatividad especial: E2=(pc)2+(m0c2)2 donde p es el impulso y m0 es la masa en reposo.
El fotón es una partícula sin masa y sin carga eléctrica. Es el cuanto del campo electromagnético, lo que significa que es una excitación elemental de este campo. Su descripción está gobernada por las ecuaciones de Maxwell y, a nivel cuántico, por la ecuación de Dirac para partículas sin masa.
Un fotón está definido por su naturaleza intrínseca como portador de energía cuántica, caracterizada por su frecuencia y longitud de onda. Dado que m0=0 para un fotón, si estuviera en reposo (v=0), esto implicaría que su energía E sería nula (ya que p=0 a v=0). Sin embargo, la existencia de un fotón es inseparable de su posesión de energía. Un fotón con energía nula no tendría sentido físico y no podría existir.
La teoría de Einstein predice que existe un límite de velocidad universal, c, que ninguna partícula con masa puede alcanzar ni superar. Esta velocidad corresponde a la velocidad de la luz en el vacío. Por lo tanto, para que un fotón exista, debe moverse siempre a la velocidad c.
Los fotones son, por lo tanto, partículas de luz sin masa en reposo (m0=0) que siempre se mueven a la velocidad de la luz c. Poseen cantidad de movimiento (p) y, por lo tanto, energía.
La relación entre la energía y la cantidad de movimiento para un fotón está dada por la ecuación E=pc.
La energía de un fotón está dada por la ecuación de Planck E=hν donde E es la energía, h es la constante de Planck (6.626×10^−34J), ν (nu) es la frecuencia del fotón.
Esta relación E=hν muestra que la energía de un fotón es proporcional a su frecuencia.
Combinando la relación E=pc con la ecuación de Planck, obtenemos p = E/c = hν/c.
En el contexto relativista, para las partículas masivas en movimiento, la energía total E está dada por la ecuación relativista E2=(m0c2)2 + (pc)2.
Para los fotones, la masa en reposo m es nula, por lo que esta ecuación se simplifica a: E=pc.
En resumen, aunque los fotones no tienen masa en reposo, poseen energía y cantidad de movimiento. La energía de un fotón está relacionada con su frecuencia por la ecuación E=hν, y su cantidad de movimiento está dada por p=E/c. La ecuación E=mc2 se aplica a partículas en reposo, pero para los fotones el reposo no existe. El fotón es una excitación elemental del campo electromagnético.
Texto completo del artículo de Einstein de 1905 sobre la naturaleza y la evolución de la luz 
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