¿Existe una masa básica/elemental en el universo? [duplicar]

Cuando llegamos a los constituyentes elementales de la materia, llegamos al régimen de la mecánica cuántica y la descripción del espacio-tiempo de la relatividad especial. En la física clásica, las masas se conservan y se suman. Esto no es cierto en el microcosmos de átomos, moléculas y partículas. Allí, las masas son la "longitud" del cuatro vector de relatividad especial ,$(E,p_x,p_y,p_z)$, y no son una cantidad aditiva y no se conservan. La energía y el impulso son las cantidades conservadas. Por el contrario, la carga es un número conservado aditivo que caracteriza a las partículas elementales.

En los estudios de partículas elementales se han descubierto constituyentes elementales del protón , por ejemplo, que se compone de tres quarks e innumerables intercambios internos de partículas, que conservan la carga y otros números cuánticos. La masa del protón es la "longitud" de la suma de los cuatro vectores de los innumerables constituyentes.

Pero, ¿y la masa? ¿Existe algún tipo de masa tal que cualquier otra masa pueda verse como una superposición de esas masas básicas?

Aquí es donde se encuentra la investigación experimental y teórica en este momento: es una suma de cuatro vectores la que definirá la masa de un sistema complejo, no la superposición, porque la masa no es una cantidad conservada.

Respuesta corta: no.

Respuesta más larga: muchas de las masas del modelo estándar parecen ser esencialmente números aleatorios. No hay razón para creer que todas las partículas de masa distinta de cero son múltiplos enteros de cualquier valor menor.

Sin embargo, esto no es experimentalmente falsificable. Por ejemplo, no podemos descartar que todas las masas sean múltiplos enteros de$10^{-12}~\rm eV$, ya que aún no se conocen masas con esa precisión.

Es una cuestión de escala. Y la escala importa, aquí es donde los físicos abordan las teorías efectivas en las que ignoran los efectos de mayor energía o, de manera equivalente, los efectos de pequeña escala.

En el nivel efectivo del átomo, parece haber un conjunto de masas básicas: la masa de un electrón, la masa de un protón. Por debajo de esta escala, la imagen se vuelve más turbia y surgen preguntas sobre qué es una partícula. ¿Podemos decir que algo que tiene una vida media del orden de nanosegundos por partícula?

Hablando clásicamente, la carga y la masa se veían como algo que varía continuamente; fue un hallazgo empírico descubrir que ambos estaban discretizados. Si nos fijamos en las teorías clásicas de la mecánica y el electromagnetismo, toman las variables de carga y masa como cantidades extensivas. Solo con el advenimiento de QM se encontraron argumentos teóricos para una estructura discreta en lo pequeño. Por ejemplo, Dirac es famoso por descubrir una condición de cuantización para la carga, que involucraba la existencia de monopolos magnéticos... y que también no se han descubierto.