¿Se puede crear masa a partir de la energía?

La conversión entre masa y energía ni siquiera es realmente una conversión. Es más que masa (o "energía de masa") es un nombre para cierta cantidad de energía de un objeto. Pero la misma energía que llamas masa en realidad puede ser un tipo diferente de energía, si miras más de cerca. Por ejemplo, decimos que un protón tiene una cantidad específica de masa, aproximadamente$2\times 10^{-27}\text{ kg}$. Pero si observa la estructura de un protón, aproximadamente la mitad de esa masa (o más, según las condiciones) es en realidad energía cinética de los gluones.

Por supuesto, eso probablemente no sea lo que tenías en mente. Para responder más directamente a su pregunta, es posible producir materia a partir de dos fotones en colisión, aunque la probabilidad no es especialmente alta. Se necesitan fotones energéticos, y muchos de ellos, para crear un número apreciable de partículas de materia detectables. El artículo de Wikipedia sobre la creación de materia tiene más información y enlaces.

Sí, es posible crear partículas de materia/antimateria a partir de dos haces de fotones. El primer experimento exitoso de este tipo se llevó a cabo en el Acelerador Lineal de Stanford en 1997.

Aquí hay un resumen del NY Times: los científicos usan la luz para crear partículas

Y aquí está el artículo científico: Producción de positrones en dispersión multifotónica luz por luz

La masa es energía. Es energía observada desde un marco de "centro de energía".

Así que no se necesita 'conversión'. Un simple experimento mental: capturar un fotón en una caja con espejos perfectamente reflectantes. La caja pesará más con el incremento de masa igual$E_{photon}/c^2$. Este incremento de masa se traduce en una mayor inercia de la caja: acelerar la caja con el fotón dentro crea un desequilibrio en la transferencia de impulso al fotón en colisiones posteriores.

Entonces, ¿cómo es que los fotones se consideran sin masa? Eso es simplemente porque no puedes observar un fotón libre desde su marco de centro de energía (en términos generales: "no puedes seguir el ritmo de un fotón"). Cuando el fotón viaja de un lado a otro en una caja, puede observar la caja + el fotón desde su marco de "centro de energía", y la equivalencia de masa = energía se hace evidente.

No hay muchos experimentadores aquí.

Sí, la energía se puede convertir en masa y el ejemplo más simple es un fotón que interactúa con el campo eléctrico de los electrones del átomo y genera un par de electrones y positrones. Esto sucede con una probabilidad bastante alta en todas las interacciones cuando los fotones atraviesan la materia, en realidad es una de las formas en que sabemos que se ha generado un fotón en una interacción, como en esta imagen de la cámara de burbujas:

Las cargas aceleradas irradian

Vemos fotones que salen del par de electrones y positrones padres, que pierden energía, y los fotones generan nuevos pares de electrones y positrones después de un intervalo de trayectoria neutral (sin burbujas).

la interacción es

La interacción de la capa fuera de masa con un campo (de los átomos en el líquido de la cámara de burbujas aquí) es necesaria para la conservación de los cuatro impulsos: el fotón tiene masa 0 mientras que el par tiene al menos 1 Mev (la suma de sus masas).

Una partícula cargada tiene un campo eléctrico (que contiene energía eléctrica) que a su vez influye en la masa de esa partícula en el sentido de que la masa de la partícula es mayor de lo que sería para una partícula neutra (un ejemplo particular es el de los piones, dónde$\pi^{0}$es más ligero que los piones cargados$\pi^{\pm}$). En ese sentido se podría decir que la energía afecta a la masa y viceversa. Como afirma Einstein, ambos están fuertemente correlacionados.