Ние сме съставени от енергия: Странната истина за произхода на масата

Масата на нашето тяло не е направена от 'вещество' в традиционния смисъл, а е съставена от енергия

Ваня Милева Последна промяна на 30 януари 2025 в 00:00 4460 0

кантар

Кредит Pexels / Public Domain Certification
Ако се запитаме откъде идва масата ни, може би ще си припомним обилната вечеря. Но ако задълбаем в науката, ще научим, че истинският произход на масата е в едно физическо явление, наречено поле на Хигс.

Макар полето на Хигс да дава маса на някои частици, като електрони и кварки, неговият принос към общата маса на Вселената е съвсем малък. Повечето от нашата маса идва от енергията на бързо движещите се кварки и силните ядрени сили, които ги задържат заедно вътре в протоните и неутроните. Материята не е направена от "вещество" в традиционния смисъл, а е фундаментално енергия, разкривайки, че природата на масата и реалността е много по-странна, отколкото изглежда.

Ако се запитаме откъде идва масата ни, може би ще си припомним обилната вечеря. Но ако задълбаем в науката, ще научим, че истинският произход на масата е в едно физическо явление, наречено поле на Хигс. Докато това твърдение често се среща в популярни научни статии, то всъщност не е напълно вярно. Полето на Хигс допринася много малко за масата на Вселената. Реалността е много по-интересна.

Полето на Хигс

Полето на Хигс е теория, разработена през 60-те години на XX век като "надграждане" на друга теория, популярна по онова време. Физиците са създали теория, според която две от известните квантови сили – електромагнетизмът и слабата ядрена сила – всъщност са две проявления на една и съща основна сила: електрослабата сила. (Електромагнетизмът е отговорен за електричеството, магнетизма, светлината и голяма част от химията, докато слабата ядрена сила е отговорна за определени форми на радиация.)

По същия начин, както знаем, че ледът и парата са просто различни форми на водата, тези две на пръв поглед различни сили са просто различни начини за разглеждане на едно и също нещо. Проблемът с тази нова и обединена сила бе, че тя предсказваше, че всички субатомни частици имат нулева маса. Това твърдение се знае, че е невярно още през 30-те години на XX век, така че електрослабата теория би отпаднала скоро след като се бе появила. Но група физици през средата на 60-те предполагат наличието на енергийно поле – днес наречено поле на Хигс – което дава маса на някои частици, но не и на други.

Теорията за полето на Хигс предсказва съществуването на частица, наречена Хигс бозон – често наричана "Божията частица" от някои научни журналисти. Хигс бозонът бе регистриран през 2012 г. от изследователи в лабораторията ЦЕРН. С откриването на Хигс бозона електрослабата теория бе потвърдена.

Какво ни дава маса?

Въпреки успеха на теорията за полето на Хигс, твърдението, че то дава маса на нас, хората, не е напълно вярно. Нека разгледаме откъде идва масата на човек, който тежи 90 килограма.

Ако попитаме химик, той ще каже, че нашата маса идва от молекулите, от които сме съставени. Ако претеглим тези молекули, ще получим 90 килограма.

Навлизайки по-дълбоко, можем да попитаме: Каква е масата на атомите, съставляващи тези молекули? Претегляйки ги, отново ще получим 90 килограма.

Вътре в атомите са протоните и неутроните, намиращи се в центъра на атома, както и облакът от електрони, въртящи се около ядрото. Протоните и неутроните тежат приблизително еднакво, докато електроните са много по-леки – около 0,05% от масата на протоните и неутроните. Така че можем да игнорираме електроните и да се концентрираме върху протоните и неутроните. Когато съберем техните маси, получаваме около 89,95 килограма.

На този етап изглежда, че нашата маса се намира в субатомните частици, от които сме съставени. Но тук Вселената ни изненадва. Всеки протон и неутрон съдържа три по-малки частици, наречени кварки. Бихме очаквали, че ако съберем масата на кварките, ще получим 90 килограма.

Но не се случва така. Ако съберем масата на всички кварки в нас, ще получим само около 2 килограма.

Откъде идват останалите 88 килограма?

Тук става интересно. Отговорът се намира, както често се случва, в известното уравнение на Айнщайн: E = mc². Това уравнение казва, че енергията и масата са еквивалентни. Как ни помага това?

Оказва се, че вътре във всеки протон и неутрон кварките се движат с много високи скорости, които могат да достигнат скоростта на светлината. Много висока скорост означава много висока енергия, а според Айнщайн, много висока енергия означава много голяма маса.

Освен това, кварките са задържани заедно от изключително силни взаимодействия. Тези силни взаимодействия също създават енергия, а енергията отново означава маса. Когато съберем енергията от движението и енергията от задържането на кварките, ще разберем, че нашата маса не е направена от "вещество" в традиционния смисъл, а е енергия. Всъщност, цялата материя е енергия.

Науката отново ни учи, че реалността е далеч по-странна, отколкото можем да си представим.

Източник: You’re made of energy: The strange truth about where mass comes from, Don Lincoln, BigThink

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Физика

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !