Si las partículas virtuales tienen masa negativa, ¿por qué aportan masa positiva a los átomos?

El nivel subyacente de la naturaleza es la mecánica cuántica y obedece a las leyes especiales de la relatividad, no a la mecánica newtoniana. La masa es una cantidad conservada en la mecánica newtoniana, pero no en el marco de la mecánica cuántica subyacente.

El marco clásico surge a medida que las variables se vuelven lo suficientemente grandes como para que h_bar, que caracteriza el nivel mecánico cuántico, pueda asumirse con seguridad como cero, porque es muy pequeño con respecto a las constantes que entran en las ecuaciones clásicas.

En el marco de la mecánica cuántica, los componentes básicos son las partículas elementales que tienen una masa invariante muy pequeña. La masa invariante es la "longitud" del vector de cuatro dimensiones correspondiente que describe un sistema. De manera similar que en el espacio tridimensional, si uno suma vectores, la longitud del vector resultante no es una suma lineal de la longitud de los vectores, sino que puede ser mucho más pequeña que la suma, en las sumas de vectores cuatridimensionales se controla la masa invariante. por el álgebra vectorial de cuatro dimensiones del espacio pseudoeuclidiano que es la base de la relatividad especial.

Las masas de los quarks que ingresan al protón cuando se suman tienen una masa inferior a 15 MeV, y el protón tiene una masa cercana a 1000. La masa del protón surge de la suma vectorial de los cuatro vectores dimensionales que ingresan al problema, gluones, quark pares de antiquarks que contienen los tres quarks básicos unidos como un protón. Estas partículas se llaman virtuales porque no se pueden extraer y medir, son parte de los cálculos necesarios. Se caracterizan por los números cuánticos de las partículas nombradas, pero están fuera de la capa de masa. Siguen el álgebra de cuatro dimensiones de la relatividad especial. La masa invariable que resulta de sumar los cuatro vectores de estos innumerables constituyentes da la masa del protón.

A medida que avanzamos hacia dimensiones espaciales más grandes, las dimensiones de los núcleos, la diferencia entre agregar las masas de los nucleones constituyentes (protones y neutrones) y la masa del núcleo que componen es mucho menor, pero aún existe, y lo vemos como la energía de enlace . de los nucleos Esto es lo que se ha utilizado para obtener energía nuclear en reactores y bombas.

En los tamaños de los cristales y redes de estado sólido, las diferencias de energía entre la adición de masas constituyentes y la masa del sólido es aún menor, ya que los niveles ahora están en electronvoltios, y es responsable de la química y el estado sólido de la materia.

En el nivel de nuestra vida cotidiana, la física newtoniana se mantiene y podemos suponer que las masas se conservan, a menos que haya una interacción nuclear. La precisión en la medición debe ser bastante buena para ver las diferencias debidas a las interacciones químicas.