¿Por qué las bolas de pegamento tienen masa, cuando los gluones individuales no tienen masa?

Si tuvieras un gas de fotones en una cavidad perfecta y estos fotones tuvieran energía$E~=~h\nu$, entonces para$N$fotones la cavidad tendría una masa$m~=~Nh\nu/c^2$de fotones. Bolas de pegamento como similares. El gluón lleva dos cargas de color (realmente color más anticolor) y pueden interactuar entre sí. Esto forma un sistema autoatado que confina los bosones de calibre sin masa.

En la bola de pegamento, los gluones no son partículas virtuales. Han sido generados por la entrada de energía de la misma manera que se generan los fotones. Sin embargo, dado que se acoplan entre sí, tienen esta propiedad de autounión que mantiene su masa-energía en una región localizada del espacio. Esto le da a la bola de pegamento una masa neta. La situación con un hadrón es más sutil. Los quarks están unidos por gluones y los gluones también se unen entre sí. Si bien los gluones son virtuales, definen una burbuja de vacío que tiene mucha más energía que la región fuera de la burbuja. Desde la perspectiva de un observador externo, este hadrón tiene una masa neta que es considerablemente mayor que la masa de los quarks.

Esto forma parte del problema de la brecha de masa. Los campos de calibre no abelianos que interactúan entre sí pueden formar estructuras autoajustadas que tienen una masa neta. Esto es en QCD un problema de grupo de renormalización en el límite de acoplamiento fuerte y baja energía. Esto es difícil de entender y, en gran medida, creo que el progreso en esta área se ha logrado con QCD de calibre de celosía realizado numéricamente. El problema de la brecha de masa es un problema pendiente en Claymath.

Porque en relatividad la masa de un conjunto de partículas no es necesariamente la suma de las masas.

Incluso dos fotones (tratados como una unidad) pueden tener masa. Considere el total de cuatro vectores de un sistema con componentes de cuatro vectores$(E,\hat{z}E/c)$y$(E,-\hat{z}E/c)$. tiene masa$(mc^2)^2 = (2E)^2$.

Porque las bolas de pegamento tienen energía, y$E = m c^2$dice que la energía es equivalente a la masa. (O otra forma de decirlo es que si "alejas" lo suficiente como para que no puedas ver los gluones constituyentes que forman la bola de pegamento, simplemente acumulas toda su energía en una masa efectiva de bola de pegamento). La energía se puede pensar de ser simplemente la energía cinética de los gluones individuales, que se mueven entre sí a velocidades altamente relativistas. (Estrictamente hablando, en realidad es menor que la suma de las energías cinéticas de los gluones individuales, porque hay que restar la energía de unión de fuerza fuerte que mantiene unida la bola de pegamento).