Sunt particule elementare, precum fotonul sau gluonul, care nu au masă, dar sunt particule elementare, precum electronul sau quarcul, care au masă. De ce unele particule au masă și altele nu? Cum ajung particulele cu masă să aibă masă? Ce înseamnă, în fapt, să ai masă?
17 PARTICULE
Modelul standard al particulelor elementare cuprinde 17 particule elementare, grupate în două mari categorii: fermionii și bosonii.
Fermionii sunt particulele cu masă, în număr de 12 (electronul, 6 tipuri de quarcuri, 3 tipuri de neutrino, miuonul și particula tau), iar bosonii sunt particulele fără masă, în număr de 5 (fotonul, gluonul, W, Z și Higgs). În afara modelului standard, nedescoperit, stă gravitonul, particula ipotetică responsabilă pentru gravitație.
-- Citește și: Teoria modelului standard
CE ÎNSEAMNĂ SĂ AI MASĂ?
Masa este înțeleasă ca o măsură a inerției, cu alte cuvinte indică rezistența unui corp la aplicarea unei forțe (cât de puternic se opune schimbării stării de mișcare sau de repaus).
Masa unui corp (măsurată în kilograme) este diferită de greutatea acestuia, prima rămânând aceeași oriunde în univers, a doua (o forță, măsurată în newtoni) fiind dependentă de gravitație.
Prin urmare, dacă vrem să modificăm viteza ori poziția unui corp cu o anumită masă, trebuie aplicată o forță. Cu cât mai mare masa, cu atât forța trebuie să fie mai mare, pentru un efect similar.
-- Citește și:
• De ce greutatea ta este diferită pe Marte?
• De ce corpuri cu masă diferită cad cu aceeași viteză în vid?
• Ce este inerția? Care este cauza acesteia?
DE CE UNELE PARTICULE AU, IAR UNELE NU AU MASĂ?
Fizica modernă consideră particulele drept vibrații ale câmpurilor cuantice (vezi: Ce sunt câmpurile cuantice?). Unul dintre câmpurile fundamentale, și care este responsabil pentru masa particulelor, este câmpul Higgs (cu particula sa corespondentă, bosonul Higgs).
O caracteristică interesantă a câmpului Higgs este aceea că, spre deosebire de celelalte câmpuri, acesta are o masă diferită de zero (echivalentă cu 246 GeV).
Sunt câmpuri cuantice care interacționează cu câmpul Higgs, precum câmpul cuantic electronic, dar și câmpuri cuantice care nu interacționează cu câmpul Higgs, precum câmpul cuantic fotonic.
Atunci când interacțiunea cu câmpul Higgs nu există, particulele asociate unui câmp cuantic nu au masă, ceea ce se întâmplă în cazul fotonului, de pildă.
Ceea ce dă masă, prin urmare, particulelor elementare, este acestă interacțiune cu câmpul Higgs.
CUM OBȚIN PARTICULELE ELEMENTARE MASĂ?
Deși mecanismul este complicat, pe scurt, în urma interacțiunii dintre câmpul Higgs și, să spunem, câmpul cuantic electronic, electronii obțin masa acestora. Cantitatea de masă este dată de tăria interacțiunii (cuplării) cu câmpul Higgs. Acest proces se numește „ruperea simetriei”.
Dar masa nu este explicată integral de mecanismul Higgs. De exemplu, masa unui atom este explicată în special de energia cinetică a quarcurilor şi energia de legătură a gluonilor. Masa corpului tău, de pildă, este rezultatul acestei energii în cea mai bună parte. Pentru detalii, citiți acest articol: Ce dă masă corpului tău?
-- Citește și: Fizica particulelor a corpului tău
