Un electron are un câmp electric în jurul său (reprezentat în imaginea de mai sus prin cercul gălbui). Atunci când electronul este excitat (atomul primeşte energie externă), se creează şi un câmp magnetic. Cele două câmpuri, electric şi magnetic, formează câmpul electromagnetic, care are ca particulă purtătoare fotonul, particulă fără masă.
Imaginează-ţi o particulă elementară, precum fotonul ori electronul. Ce-ţi vine în minte? Dacă nu eşti fizician ori pasionat de fizică, atunci e posibil să-ţi imaginezi un fel de minge mică ori poate un punct. Această imagine nu e chiar corectă. Iată o metodă de a-ţi testa intuiţia: cum îţi imaginezi o particulă fără masă?
În vorbirea de zi cu zi termenul "masă" este folosit la schimb cu termenul "greutate". Despre diferenţa dintre masă şi greutate, citeşte acest articol. Masa unui obiect este aflată prin măsurarea rezistenţei la o forţă. Atunci când cântăreşti un obiect, acesta rezistă gravitaţiei Pământului, aşa că măsurarea greutăţii unui obiect pe Terra duce la aflarea masei acestuia.
Dar masa e mai mult decât rezistenţa la forţa gravitaţională (şi acesta este doar un mod de a vorbi, căci Einstein ne-a schimbat concepţia privind gravitaţia). Majoritatea particulelor fundamentale obţin masă ca urmare a rezistenţei pe care o opune mişcării acestora un câmp misterios numit câmpul Higgs. Cu cât mai puternică rezistenţa câmpului Higgs, cu atât mai mare masa particulei.
• Citiţi acest articol pentru o explicaţie detaliată a curbării spaţiu-timpului
• Citiţi articolul nostru despre toate particulele elementare
• Citiţi articolul nostru despre bosonul Higgs şi conceptul de masă
Atunci când vine vorba despre particule compuse, precum protonii şi neutronii, care sunt alcătuite din particule elementare numite quarcuri, masa acestora nu vine doar de la masa quarcurilor, ci mai ales de la forţa nucleară tare, cea care ţine quarcurile împreună.
• Citeşte acest articol pentru afla ce dă, în fapt, masă corpului tău
Fotonii şi gluonii, particule-forţă pentru forţa electromagnetică şi respectiv forţa nucleară tare, sunt particule elementare. Acestea nu sunt afectate de câmpul Higgs, iar, ca urmare, sunt particule care nu au masă. Aici este esenţa acestui articol şi unde răspundem la întrebarea din titlu. Particulele fără masă au însă energie.
Deşi fotonii sunt captaţi în diverse proiecte sub formă de imagini, nimeni nu ştie cum arată un foton "în sine", căci ceea ce vedem este doar rezultatul afişat de o maşină creată de om. Un foton are şi comportament de undă, şi de particulă, depinde de modul în care este măsurat.
Conform teoriei câmpurilor cuantice toate particulele elementare sunt vibraţii ale unui câmp asociat; adică electronul este o vibraţie a câmpului electronic, fotonul este o vibraţie a câmpului fotonic şamd. Odată ce un câmp este excitat la frecvenţa potrivită, o particulă este generată.
Particulele fără masă, precum fotonul şi gluonul, au proprietăţi unice. Spre deosebire de alte particule, acestea sunt stabile şi nu-şi pierd energia ca urmare a descompunerii în perechi de particule mai puţin masive.
Toată energia particulelor fără masă este de natură cinetică. Particulele fără masă se deplasează în univers cu viteze luminii. O consecinţă a faptului că se deplasează cu această viteză, iar deplasarea în spaţiu-timp nu poate depăşi viteza luminii, este că particulele fără masă nu se deplasează în timp. Din momentul în care un foton este generat până în momentul în care este absorbit fotonul nu experimentează timpul; totul este instantaneu. Greu de imaginat, dar teoria relativităţii a lui Einstein nu ne lasă, cel puţin deocamdată, alte opţiuni.
Particulele fără masă "simt" însă gravitaţia ori, în alte cuvinte, se deplasează în spaţiu-timp conform regulilor impuse de materia care curbează spaţiu-timpul. Traiectoria fotonilor este "îndoită" de corpuri masive, precum stelele ori galaxiile, iar în preajma găurilor negre fotonii se prăbuşesc inexorabil către singularitatea din centrul acestora.
Materialul are la bază articolul Massless particles can't be stopped, scris de Madeleine O’Keefe pe Symmetry.
