Câmp cuantic (reprezentare grafică). Vibrația câmpului, când atinge o anume energie, devine ceea ce numim „particulă”
Concepția modernă cu privire la natura particulelor elementare, precum electronul sau quarcurile (vezi toate particulele elementare aici), este aceea că sunt, în fapt, vibrații ale unor câmpuri cuantice fundamentale, prezente în tot universul, având anumite valori în fiecare punct din spațiu-timp.
Dar electronul sau quarcurile au masă. Dacă ele sunt parte din câmpul cuantic electronic, respectiv din câmpul cuantic al quarcurilor, au și câmpurile cuantice masă?
Citește și:
→ Câmpurile cuantice - cărămizile fundamentale ale universului
→ Foarte scurtă introducere în teoria câmpurilor cuantice
Masă gravitațională, masă de repaus și greutate
Pentru a începe cu răspunsul la întrebarea din titlu: câmpurile cuantice nu au masă. Prin urmare, nici greutate. Pentru cei care nu au clară diferența dintre masă și greutate, am două soluții: prima, acest articol care detaliază subiectul (De ce greutatea ta este diferită pe altă planetă); a doua, o scurtă explicație: greutatea este produsul dintre masă și gravitație. Prin urmare, dacă nu există gravitație, cum (aproape) este cazul în spațiul interstelar, la mare depărtare de orice corp cosmic cu masă mare, precum stelele, găurile negre etc., un corp nu are nici greutate.
În ce privește masa, sunt multe care ar putea fi spuse despre acest concept dificil. Mă rezum la două aspecte.
Primul: masa indică rezistența unui corp la aplicarea unei forțe; este măsura a cât de dificil este să afectezi inerția unui obiect. Pentru a-i schimba viteza (dacă se află în mișcare rectilinie uniformă, în raport cu observatorul) ori se află în stare de repaus (în raport cu observatorul), trebuie aplicată o forță. Masa indică mărimea forței necesare pentru a „mișca” obiectul. Pentru un obiect cu masă mare va fi nevoie de o forță mai mare pentru a-l pune în mișcare, dacă se află în stare de repaus.
Al doilea: masa particulelor elementare este rezultatul interacțiunii dintre particule și câmpul Higgs (detalii aici și aici).
Interesant este că orice obiect care are energie, are și masă gravitațională, asta însemnând că dacă există gravitația care le afectează, acestea au și greutate.
Sunt particule fără masă, precum fotonul (interacțiunea electromagnetică) și gluonul (interacțiunea nucleară tare - „ține” quarcurile care formează protonii și neutronii din nucleul atomilor împreună), dar când spunem că aceste particule nu au masă, nu vorbim despre masa gravitațională, căci și aceste particule, având energie, sunt afectate de gravitație, ci despre masa de repaus. La urma urmelor, confirmarea pe cale experimentală a teoriei relativității generalizate a lui Einstein în timpul eclipsei din 1919 a însemnat tocmai asta: demonstrația că lumina este afectată de gravitație. Așadar, un foton nu are masă de repaus, dar are masă gravitațională. Cu lipsa masei de repaus vine o caracteristică interesantă a universului nostru: particulele fără masă (de repaus) se deplasează cu viteza c (300.000 km/s) în vid, fără a fi clar de ce.
De ce nu au câmpurile cuantice masă?
Revenind la conceptul de masă, spuneam că masa are legătură cu cât de dificil este să miști un corp. Pentru a-i modifica viteza unei particule precum electronul este nevoie de o forță. Dar putem oare muta câmpul electronic (în care electronul se materializează, prin ceea ce am numit vibrație, în lipsa unui termen mai bun?). Întrebarea nu are niciun sens. Câmpul cuantic electronic, din nou, este prezent pretutindeni în univers, fiind parte din „substanța” fundamentală a cosmosului. A nu se confunda câmpul cuantic fundamental electronic cu câmpurile electromagnetice, care sunt manifestări (vibrații) ale câmpului electronic și care au masă gravitațională (vorbim, în fapt, despre fotoni).
→ Citește și: Cât cântărește spațiul gol?
Câmpurile cuantice nu sunt lucruri în sensul în care vorbim despre particule ori corpuri cosmice. Câmpurile cuantice nu pot fi înțelese ca obiecte care se deplasează, se mută dintr-o zonă în alta, acestea fiind substratul universului, baza fundamentală din care se concretizează particulele elementare, care formează atomii, materia, lumea noastră.
→ Citește și: De ce corpuri cu mase diferite cad cu aceeași viteză în vid?
