Masa en términos de energía

Dadas las relaciones entre masa y energía en la relatividad, y dado que se pueden crear partículas con masa dada la energía por encima del umbral de energía, y viceversa, ¿podemos decir que la masa es simplemente una forma de energía extremadamente densa? ¿O hay un paralelo engañoso entre los dos?

La masa, como la energía, es solo una cantidad física. Un número con unidades. La relatividad especial dice que están relacionados, pero eso es todo. Así que no, no tiene ningún sentido decir lo que estás diciendo.

Respuestas (3)

Voy a ofrecer mi opinión sobre esto, que es muy específico para mí. Como alternativa a la vaga noción de que la materia y la energía son intercambiables , afirmo lo siguiente

  • Toda energía tiene masa.
  • Toda masa tiene energía.

Para especificar más, describiré un proceso que comúnmente se piensa que cambia la materia en energía, luego un proceso que comúnmente se piensa que cambia la energía en masa, luego mostraré que ninguno de ellos "pierde" ninguna materia de energía a favor de crear la otra.

Comience con un reactor nuclear. Durante el funcionamiento, la energía nuclear se transforma en calor y energía eléctrica. Digamos que esto se hace en un sistema que está aislado térmicamente. No importa específicamente qué forma tome esa energía, porque si fuera a las baterías, el peso de las baterías aumentaría, si se almacenara como calor, el peso del medio que contiene el calor aumenta. Esta energía existe en enlaces químicos y movimiento cinético, respectivamente. Ambos aumentan la masa del sistema.

Para cambiar la energía en masa, podemos observar la creación de partículas como mencionas. Para crear la partícula, esa energía tenía que existir previamente y, por supuesto, cualquier depósito que contuviera la energía antes de que se usara experimentó una disminución en la masa correspondiente al movimiento de la "energía".

Una pregunta reciente con la que luché fue Explicar cómo (o si) una caja llena de fotones pesaría más debido a los fotones sin masa . Aunque los fotones no tienen masa, si están confinados de alguna manera, aumentarán la masa del sistema del que forman parte. Esto se debe a que no importa qué transiciones ocurran, la masa medida dentro de un límite que no intercambia masa o energía permanecerá constante. Asimismo, la energía de ese sistema permanecerá constante. Esto es a pesar del hecho de que aparentemente están ocurriendo transiciones de materia-energía.

lo siento, pero no toda la energía tiene masa: toma un solo fotón. Su masa es cero pero tiene energía. La masa es la "longitud" de los cuatro vectores, y en un sistema de partículas, uno suma las energías, uno suma los momentos y toma el producto escalar de los cuatro vectores para encontrar la masa. La relación no es lineal. en.wikipedia.org/wiki/Cuatro-vector .-1
@anna Aunque la semántica es la semántica, no entiendes lo que escribí. Nunca dije "masa de descanso", ni una sola vez. Cada referencia a la masa que hice fue masa relativista, lo siento si esto no quedó claro. Creo que hemos coincidido en otros lugares donde los fotones exhiben una masa relativista. El vector cuatro es periférico a este tema, mi publicación trata sobre el pensamiento sistémico. Tampoco ayuda a explicar el hecho de que la mayoría de la "masa en reposo" es solo una masa relativista de algo con una masa en reposo más pequeña en el nivel cuántico.
@zassounotsukushi Un solo fotón tiene masa en reposo y masa relativista 0, y tiene energía. Si tiene más de un fotón, sus cuatro vectores pueden sumarse y crear una masa relativista distinta de cero. El cuatro vector está en el centro del tema.
@anna Ok, requerir una suma de 4 vectores está perfectamente bien. Pero un fotón, o un grupo de fotones, también podría equilibrarse mediante un impulso de retroceso de la materia ordinaria, como el problema del cohete relativista. El único punto en el que quiero estar de acuerdo es que un "sistema" definido objetivamente mantiene su valor total de masa y energía en todo momento, y que estos dos valores son, de hecho, el mismo valor.
Sé que esto es un poco tarde, pero la convención común aquí (y entre la mayoría de los físicos, hasta donde yo sé) es que la palabra "masa" se refiere a la masa en reposo, no a la masa relativista, a menos que se especifique lo contrario.
@David Nunca tarde en mi opinión. Tienes razón, "masa" en física ahora se refiere a masa en reposo. Mire, entiendo este punto que usted y muchos otros me enfatizan, pero también quiero definir el punto donde se rompe esa visión. Si tengo una pelota de béisbol y sumo la masa en reposo de todas las partículas elementales dentro de ella, eso no será igual a la masa en reposo de la pelota de béisbol, y tal es la naturaleza de la dualidad masa-energía. Creo que a eso se refería esta pregunta.
@Zassounotsukushi: cierto, de hecho, se vuelve bastante complicado una vez que vas más allá de las partículas elementales. Solo quería advertir a los lectores de estos comentarios que si dices solo "masa" cuando te refieres a masa relativista, es probable que confundas a la gente.

Dedique algún tiempo a leer sobre cuatro vectores.

El concepto de un vector de cuatro es una extrapolación a una dimensión adicional del vector de tres.

Digamos que tienes dos tres vectores, los tres momentos de dos partículas. Cada vector tiene una longitud: p1, p2. Cuando los sumas vectorialmente, la longitud de los vectores no se suma linealmente. Dependerá de en qué ángulo se agreguen. Por ejemplo, si p1=p2 y la suma es frontal, la longitud del vector resultante será 0.

Es lo mismo con cuatro vectores donde la masa es la medida, lo que obtienes del producto escalar, de los cuatro vectores. Si lees el enlace de arriba, verás que un sistema de cuatro vectores tendrá masas que dependerán de los valores de las energías sumadas y los momentos sumados de tres vectores, de ninguna manera lineal. Cuando mi 2 = PAG 2 (en un sistema donde C = 1 ) la masa es cero, como ocurre con los fotones.

Cuando tienes un sistema de partículas masivas, la masa más baja que puedes tener es la suma de las masas en reposo, si todas las partículas están en reposo. Estas son las masas que entran en el mi = metro C 2 (en un sistema donde C = 1 ) que dice que las masas tienen un contenido mínimo de energía. Viene naturalmente en la representación de cuatro vectores, ya que en reposo, los tres vectores de impulso son cero y solo existe energía, por lo tanto, la "longitud" de este vector de cuatro, que es su masa, también es su energía.

Podemos decir que la masa es una forma de energía, dependiendo del sistema de coordenadas donde se estudien las partículas. No hay concepto de densidad, solo "longitud".

La energía es un componente de cuatro vectores. La masa es un escalar que identifica la longitud de los cuatro vectores.

En lo que respecta a la energía, parece que el quid de su argumento sería la interpretación trigonométrica de mi = ( pag C ) 2 + ( metro 0 C 2 ) 2 .
Lo siento, estoy un poco confundido. ¿La masa es la longitud de qué cuatro vectores? En el marco de referencia de un objeto, p es 0, y si tomamos la longitud de cuatro impulsos, tenemos γ metro C 2 , dónde γ es 1, y como C = 1 para simplificar se puede decir mi = metro . Pero tampoco se cumple si estamos en un marco de referencia donde el 3-momento del objeto es distinto de cero, o si es una partícula sin masa como el fotón, en cuyo caso E != m (masa en reposo). Creo que no te entiendo del todo, ¿puedes dar más detalles? ¡Gracias! (Además, ya he aprendido sobre cuatro vectores, pero gracias de todos modos por el enlace).
@Zassounotsukushi debería ser un mi 2 ?
@wrongusername sí, debería serlo. buen ojo.
Cada vector tiene una "longitud" escalar característica dada por la raíz cuadrada del producto escalar de los cuadrados de los componentes del vector. En este caso, hay una i imaginaria delante de los componentes del momento en la definición del producto escalar y así es como se obtiene E 2-p 2=m 2 en unidades c=1. La suma de vectores termina en un solo vector y su "longitud" es la masa efectiva del sistema cuyos vectores se agregaron. Esta longitud es invariable en transformaciones lineales. La masa en reposo del fotón único es E 2-p**2 =0 porque tanto E=hnu como p=hnu (ver en.wikipedia.org/wiki/Photon )

Realmente no sé a qué se refiere su pregunta, sin embargo, supongo que tiene un problema para relacionar la energía con la masa, pero puede decir que la energía ES masa, no hay diferencia entre los dos, excepto cómo los percibe y, de hecho, la mayoría las partículas subatómicas tienen su masa en unidades de energía y la forma en que podría entenderlo es estudiando los quarks ahora los quarks obtienen su masa del campo de Higgs y ese es un número muy, muy pequeño, por lo que no es la razón principal por la que tenemos masa Entonces, ¿cuál es la razón principal por la que puede preguntar?

Bueno, la razón principal es que los quarks odian estar solos, simplemente no pueden quedarse solos en absoluto, siguen la regla del color blanco, que es una regla que nos ayuda a estudiar los quarks y simplemente dice que a los quarks les gusta el color blanco, sin importar cómo sean. ese color en cambio son azul, rojo, y así sucesivamente... y por eso vienen en pares y tríos e incluso hay cuatro, pero sin embargo, para una explicación simplista, hablaremos de dos partículas de quark y seguiremos la regla de whit. debería tener el quark verde y con él el magenta (estos dos juntos = blanco) para que estos dos se unan usando la fuerza (energía) y porque la fuerza no va a ninguna parte, ¿adónde va? pues lo has adivinado, se traduce a lo que llamamos masa y por lo tanto masa es energía y energía es masa.

Espero que este modelo simplificado te ayude a entender cómo es.

Masa en términos de energía
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