Τα φωτόνια είναι στοιχειώδη σωματίδια που αποτελούν τις θεμελιώδεις μονάδες του φωτός και των άλλων μορφών ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας. Είναι μποζόνια, δηλαδή μια κατηγορία σωματιδίων που υπακούουν στη στατιστική Bose-Einstein. Αυτά τα σωματίδια δεν έχουν μάζα, ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός -περίπου 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο στο κενό- και εκπέμπονται και απορροφώνται από φορτισμένα σωματίδια, καθώς αποτελούν τους φορείς των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.
.
Λόγω της ταχύτητάς τους, τα φωτόνια δεν βιώνουν το πέρασμα του χρόνου. Το φαινόμενο της διαστολής του χρόνου, όπως περιγράφεται από την ειδική θεωρία της σχετικότητας, έχει ως αποτέλεσμα ο χρόνος να παραμένει στάσιμος για αυτά τα σωματίδια.
.
Τα φωτόνια παρουσιάζουν μια δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου (κυματοσωματιδιακός δυισμός). Σε ορισμένα πειράματα, εμφανίζουν χαρακτηριστικά σωματιδίου, όπως κατά τη διάρκεια του φωτοηλεκτρικού φαινομένου. Σε άλλες περιπτώσεις, εκδηλώνουν κυματοειδείς ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένης της περίθλασης και της συμβολής. Αυτό σημαίνει ότι τα φωτόνια εκλαμβάνονται ως σωματίδια (πακέτα) φωτός, τα οποία έχουν ταυτόχρονα…συχνότητα και μήκος κύματος!
.
Η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ευθέως ανάλογη της συχνότητάς του, όπως περιγράφεται από την εξίσωση E = h*f, όπου το Ε είναι η ενέργεια, το h η σταθερά Planck και το f η συχνότητα του κάθε φωτονίου. Στο ορατό φάσμα, τα κόκκινα φωτόνια έχουν την ελάχιστη ενέργεια, ενώ τα μοβ φωτόνια έχουν τη μέγιστη.
.
Τα παλαιότερα φωτόνια που παρατηρούμε, προέρχονται από το την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, η οποία δημιουργήθηκε περίπου 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αυτά τα φωτόνια παρέχουν ανεκτίμητες πληροφορίες για το πρώιμο σύμπαν.
.
Ο τομέας που είναι αφιερωμένος στη μελέτη και την εφαρμογή των φωτονίων είναι γνωστός ως «Φωτονική» (Photonics). Ο κλάδος αυτός έχει οδηγήσει σε σημαντικές τεχνολογικές εξελίξεις, όπως η οπτική πληροφορική και η κβαντική κρυπτογραφία.
.
Τα φωτόνια αποτέλεσαν το λόγο για τον οποίο ο Albert Einstein έλαβε το Nobel Φυσικής, για την εξήγηση του φωτοηλεκτρικού φαινομένου.