¿Está prohibida la masa negativa para un sistema ligado de dos partículas?

¿Existe algún teorema que prohíba que el sistema ligado de dos partículas masivas tenga masa negativa?

¿Es esto incluso cierto clásicamente? Cf. en.wikipedia.org/wiki/Positive_energy_theorem
¿Es su sistema conservador? Si no es así, puede tener tanta "masa negativa efectiva" como desee, solo tiene que suministrar la energía necesaria desde algún lugar.

Respuestas (2)

Una energía de enlace negativa haría que el vacío fuera inestable.

Por ejemplo, supongamos que un electrón y un positrón virtuales salen del vacío. Esto cuesta energía para crear las partículas, pero si su energía de enlace pudiera ser mayor en magnitud que sus masas en reposo, entonces podrían unirse para formar un estado de energía más bajo que el vacío del que fueron creados. El resultado es que el vacío decaería espontáneamente a un estado de menor energía, que sería entonces el nuevo estado de vacío.

Entonces, el vacío es, por definición, el estado de energía más bajo que puede existir, y ningún estado ligado puede tener una energía total más baja que este.

Esto no me parece una respuesta completamente satisfactoria, porque supone que tendremos un límite inferior en las energías de los estados, de modo que tenemos algo que podemos llamar un estado fundamental. Si la masa de un pión fuera negativa, presumiblemente comenzaríamos a producir pares de quarks-antiquarks y formaríamos montones y montones de piones. ¿No sería esto un proceso fuera de control? ¿Por qué terminaría en un estado fundamental bien definido?

Dentro de las definiciones de relatividad especial , la masa es la raíz positiva de la raíz cuadrada del producto escalar en cuatro espacios vectoriales.

masa

Con esta definición no hay forma de que una masa pueda ser negativa por construcción. Dos partículas en reposo tendrán momento cero y sus masas se sumarán linealmente para la masa invariante mínima de su sistema. Una vez que obtienen impulso, la masa invariante aumenta. Las partículas unidas tienen un impulso.

¿Cómo entra en juego la energía potencial en este argumento? ¿O no?
No lo hace. El signo en un potencial puede ser relativo a donde se asume el cero. hiperfísica.phy-astr.gsu.edu/hbase/hyde.html
Quise decir si la masa del sistema enlazado puede ser negativa en relación con la masa de la partícula constituyente libre, no enlazada e infinitamente separada, al igual que cuando la masa del átomo de hidrógeno (sistema enlazado) se compara en relación con las masas de electrones y protones libres. Así que pensé que era natural establecer que la energía potencial fuera cero en el infinito. (Debería haber mencionado que no estoy pensando en un potencial de confinamiento). Así que me temo que todavía no veo por qué la energía potencial no importa en el argumento.
El argumento tiene que ver con las restricciones que la relatividad especial impone a las masas... La masa tiene que pasar por la suma de los cuatro vectores de momento. Tome una parte del estado ligado de la masa entra en la energía de enlace, que es importante en los enlaces nucleares en los núcleos. Entonces la suma de las masas de los constituyentes se hace mayor que la masa del núcleo. ¿Está preguntando si la masa del núcleo puede volverse negativa? Tendría que ser posible ir a cero antes de volverse negativo, y las soluciones mecánicas cuánticas tienen estados fundamentales muy por encima de cero.
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