¿Cómo funciona la inercia a nivel de partículas?

He leído recientemente que la masa de un protón en su mayoría no está dada por el mecanismo de Higgs. Sino que está dada por la energía de los quarks que se mueven dentro del protón y los gluones y otras fuentes internas de energía.

Obviamente, la masa y la energía son equivalentes, así que asumo que podemos calcular la masa en reposo de un protón a partir de la energía que contiene. Pero preguntarme esto me hizo preguntarme por qué exactamente obtienes "inercia", o resistencia a la aceleración, de la energía.

¿Por qué las cosas son más difíciles de mover cuando tienen más energía? ¿Existe algún proceso por el cual las cosas con mucha energía se resisten a los cambios de movimiento? Siento que todo el mundo dice mi = metro C 2 sin realmente preguntar por qué experimentamos el fenómeno de la masa y la inercia en absoluto?

Estás mezclando demasiadas cosas a la vez. La inercia puede llamarse "esencia" de lo que hace la masa. Algo es pesado, entonces es difícil de mover. No importa por qué algo tiene tal masa.
Supongo que estaba tratando de preguntar, ¿por qué algo es más difícil de mover si tiene más energía?
Entonces quizás deberías editar tu pregunta.

Respuestas (2)

Gran parte de la intuición física sobre cómo funciona la inercia en la relatividad proviene del estudio de cómo funciona la mecánica en SR. Por ejemplo, el artículo de Wikipedia aquí tiene un buen resumen de algunos de los conceptos básicos con las matemáticas usando 4 vectores.

La intuición física detrás de la idea de la inercia se reduce a la idea de que si aplicas una fuerza a un objeto, habrá una aceleración del objeto proporcional a la fuerza, siendo la 'masa' o la 'inercia' el coeficiente que determina la fuerza de un objeto. cambio para una fuerza dada. Ahora, en un mundo no relativista, aplicar una fuerza a un objeto estacionario o a un objeto en movimiento producirá el mismo cambio de velocidad que observará. Sin embargo, esto no es cierto en relatividad debido a que existe una velocidad máxima, C . Entonces, si aplica una fuerza a una partícula en reposo, verá un gran cambio en la velocidad, pero si la partícula ya se está moviendo muy cerca de C , le parecerá que apenas cambia. Como nota al margen interesante, históricamente la RS se enseñaba con la idea de una masa en reposo metro 0 y una masa relativista metro = γ metro 0 = metro 0 / 1 − ( v / C ) 2 (que es la masa en mi = metro C 2 ) para tomar la idea de que la masa percibida se vuelve infinita a medida que la velocidad de la partícula se acerca C en cuenta, pero esto se ha descartado en gran medida en la física moderna.

Entonces, los constituyentes de un protón, moviéndose a velocidades extremadamente altas, resisten los cambios de movimiento debido a este efecto de masa relativista. Es decir, sin relatividad especial, ¿no podríamos explicar la masa de un protón?
Sí. La idea de que la energía, como la energía de enlace que mantiene unido a un protón, crea una inercia efectiva o masa proviene de la relatividad. El mi = metro C 2 La ecuación es la forma más simple que dice literalmente que la masa es una forma de energía, lo que significa que la masa se puede convertir en energía o, por el contrario, que la energía se puede convertir en masa (energía ligada).

¿Por qué las cosas son más difíciles de mover cuando tienen más energía? ¿Existe algún proceso por el cual las cosas con mucha energía se resisten a los cambios de movimiento?

Esta no es una respuesta general, pero debería ayudarlo a tener una idea más intuitiva de por qué sucede esto.

Considere dos cajas idénticas, ambas cajas tienen un interior perfectamente reflectante. Una caja está vacía y la otra contiene un montón de fotones isotrópicos incoherentes en su interior. Debido a los fotones, la caja "llena" tiene más energía, y debido a que los fotones llevan impulso, se ejerce una presión sobre las paredes. En reposo esta presión es isotrópica.

Ahora, a medida que intenta acelerar la caja completa, los fotones se desplazan hacia el azul después de chocar con la pared posterior y se desplazan hacia el rojo después de chocar con la pared frontal debido al efecto Doppler. Esto da como resultado una fuerza neta en la pared posterior que es mayor que la fuerza neta en la pared frontal de los fotones. Esto significa que la caja con mayor energía tiene más inercia.

Resulta que, debido a la relatividad, todas las formas de energía se comportan de la misma manera.

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