¿La "energía de enlace" de las partículas enlazadas añade masa?

De hecho, un sistema ligado tendrá una masa menor que sus partes libres constituyentes. La energía de enlace generalmente se entiende como la energía que se necesitaría para separar el sistema unido en partes constituyentes libres. Entonces diríamos$M_{tot} = M_1 + M_2 - E_{bind}/c^2$O podríamos, por convención, convertir la energía de enlace en un número negativo y decir que "aumenta" la masa en una cantidad negativa. Creo que la gente que habla un poco a la ligera es lo que está causando la confusión.

Si estamos hablando de un núcleo, entonces es imposible, debido al confinamiento del color, separar las partes constituyentes (quarks) en partículas libres independientes, por lo que lo que llamamos "energía de enlace" en este caso no está tan claro.

Quizás una forma más fácil de ver lo que está pasando es considerar el estado ligado. ¿Qué tendrás que hacer para desmontarlo?

Como está unido, separar los componentes significa que tendrá que trabajar contra un potencial. Ese trabajo es energía que estás agregando al sistema. Y así, a medida que separas las partículas, su energía aumenta y también su masa.

Estoy convencido de que, al menos en una reacción química exotérmica (donde las energías de enlace del producto son mayores), las partículas del producto perderán masa (proporcionalmente al calor disipado) o al menos no cambiarán.

Sería útil tener una reacción más explícita, como$A\Rightarrow B+C+energy$, porque de lo contrario es difícil definir qué tipo de energía es y luego identificar si permanece en el sistema o no. En el ejemplo que presento, es cierto que$m_A>m_B+m_C$. Esto es bastante simple y creo que todos estarán de acuerdo en eso. Ahora, si está considerando un reactor químico (donde el cambio de masa es pequeño de todos modos), entonces la energía se manifiesta como energía cinética de$B$y$C$aún se medirá como parte del peso del sistema total hasta que la energía térmica se disipe.

Un sistema que sufre una reacción exotérmica y luego expulsa la energía liberada (por emisión o conducción) tendrá una masa menor.

Para usar una analogía a mayor escala, si un objeto, una "partícula", está a 100 m sobre la superficie de la Tierra, tiene energía potencial de la gravedad. A medida que cae, esta energía se pierde, se convierte en KE. A medida que cae, esta energía se pierde, se convierte en KE. En general, las dos "partículas", el objeto y la Tierra, terminan con la energía total y, por lo tanto, la misma masa total. No hay lugar para una "energía vinculante" que agregue masa.

¡Ajá! Ha descubierto un argumento a favor de la emisión de fotones a partir de transiciones de estado de la mecánica cuántica.

Su ejemplo parece absurdo precisamente porque no hay un camino obvio para que la energía liberada abandone el sistema. Se disipa como energía térmica y la masa total del sistema permanece constante (aunque la energía térmica contribuye de todos modos con una fracción insignificante). En el caso de las partículas elementales, la energía debe conservarse y no existe un análogo obvio para una fuerza como la fricción. En estos casos donde rige la física QM, se permiten transiciones (estados excitados nucleares, transiciones orbitales de electrones) por la liberación de energía a través de la emisión de fotones.

La energía de enlace es generalmente negativa.

Espero que sea obvio que el sistema de ustedes + la Tierra, de hecho, tiene energía vinculante. Esto explicaría una diferencia de masa muy pequeña entre los dos estados que discutió, asumiendo que todo lo demás es igual (y todo lo demás claramente no es igual). Pero, en general, las nuevas partículas se forman con mayor frecuencia a través de reacciones exotérmicas (aquí se aplican los argumentos de la segunda ley térmica), y en todas estas reacciones la energía abandona el sistema, siempre que comience con todo en reposo y termine con todo en reposo y no complicarlo con cosas como la energía térmica. Eso significa que el cambio de masa será negativo. Con el tiempo, al universo le gusta ver que estos sistemas pierden masa en reposo y disipan esa energía a través de la emisión de fotones de alta entropía.

Esto significa que la Tierra en este momento es más ligera de lo que serían todos sus constituyentes si permanecieran dispersos por el espacio. Este es el caso de la mayoría de las cosas en el universo.

En cuanto a la energía, todo funciona bien si elige identificar energía con masa. Lo que es confuso es la identidad de las partículas. La masa es una identidad, y si cambias eso, cambias la identidad. Entonces comience con un electrón y un protón, combínelos y sí, obtendrá una masa más pequeña, pero ¿cuál es la identidad de la nueva criatura? Ya no puede ser un electrón y un protón. La imagen atómica de dos partículas separadas de la misma identidad que las iniciales no tiene ningún sentido.