Una enorme conversión de energía en materia se produjo en los primeros segundos del universo, hace 13.800 millones de años. Veamos los vericuetos de la investigación física.
¿La energía se puede convertir en materia?
Todo el tiempo se usa materia para producir energía.
Una reacción química como la combustión libera la energía guardada en los enlaces de las moléculas de oxígeno.
También se puede dividir átomos de uranio 235 y liberar la inmensa energía que mantiene juntas a las partículas del núcleo para producir una explosión atómica.
Convertir materia en energía: Einstein y su enunciado
Cuando vemos la famosa ecuación de Albert Einstein, E=mc², parecer sugerir que así como la masa se puede transformar en energía la energía puede originar objetos con masa.
La ecuación nos dice que la energía es igual a masa por la velocidad de la luz al cuadrado.
Pero hay que evitar confusiones.
Primero diremos que masa y materia no es lo mismo.
Aunque la materia no tiene una definición científica precisa, llamamos materia a todo lo que tiene volumen, que ocupa un lugar en el espacio y que posee masa.
La masa es, entonces, una propiedad de la materia.
La masa es la resistencia de un objeto a los cambios de movimiento, es lo mismo que su inercia.
En presencia de un campo gravitacional podemos definir la masa como peso.
Convertir materia en energía: Indagando sobre la masa
La masa de un objeto no es solo la suma de la masa de sus componentes. La masa total depende de cómo están organizadas sus partes y qué tanto se mueven dentro de ese objeto.
Por ejemplo, un reloj en movimiento tiene más masa que uno que no funciona, aunque tengan el mismo número de átomos.
La tensión de sus resortes, el movimiento de sus engranajes y manecillas es energía que se suma a la masa total.
¿Y cómo se calcula esa masa extra?
Es igual a la energía – cinética, potencial, térmica – dividida entre la velocidad de la luz al cuadrado, m= E/ c² .
Hay que aclarar que al ser la velocidad de la luz tan grande, la masa que se genera es muy pequeña.
Por eso en la vida cotidiana no alcanzamos a percibir la diferencia.
Convertir materia en energía: No es lo mismo ni se escribe igual
Se nota que si se despeja la E, de energía, tenemos la ecuación de Einstein, E=mc² . De hecho, la primera vez el físico alemán la escribió m= E/ c² la primera vez.
¿Y el resto de la masa? Porque el reloj que no funciona tiene masa pese a que sus partes no se muevan.
Incluso el reloj parado tiene energía: si no está a 0 gados kelvin, sus moléculas vibran.
En cada átomo los electrones se mueven alrededor de cada núcleo. Y hay energía en la fuerza que mantiene unidos a los neutrones con los protones a pesar de que a los protones los repele su carga positiva.
Entonces, ¿de donde obtienen su masa las partículas del átomo?
Una parte la obtienen de su interacción con el campo de Higgs: la de los electrones proviene de ahí.
Pero la mayor parte de la masa de los átomos procede de los protones y los neutrones.
Están formadas por quarks.
Las masas formadas de los tres quarks que integran un protón son 2 mil o 3 mil veces menores que la masa del protón completo.
Verdades al desnudo
¿De dónde viene el resto de la masa?
Se origina en la energía potencial con la cual interactúan los quarks entre ellos, la cual se llama gluón.
Los quarks mismos le deben su masa a la interacción con el campo eléctrico y el campo de gluones.
Por cierto, hasta ahora no se ha podido convertir toda la masa de un objeto en energía.
Inclusive, una bomba atómica en la que un kilogramo de plutonio se fusiona, solo convirtió un gramo de masa en energía cinética, térmica y electromagnética.
Si es posible crear masa a partir de energía.
Lo que sucede es que, tal como enuncia la ecuación E=mc² se demanda muchísima energía para producir cantidades diminutas de masa.
Si se aceleran dos fotones – partículas que no tienen masa – para que adquieran una energía espectacular y se hacen chocar entre sí, de la colisión sale un par de partículas con masa: un electrón y un positrón.
Para que eso ocurra los fotones deben tener la energía equivalente a la masa de los dos electrones multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado.
Este experimento se denomina «creación de pares» y lo hacen quienes estudian la física de partículas.
Todo empezó con el principio
Una enorme conversión de energía en materia se produjo en los primeros instantes del universo, hace 13.800 millones de años.
En ese momento todas las partículas elementales se formaron a partir de la creación de pares.
En el fondo, no es que la masa se convierta en energía o viceversa.
Masa y energía son lo mismo.
Decir que E=mc² es similar a decir que los centavos son iguales a los dólares multiplicados por cien.
Es decir que masa y energía son dos modos de percibir un mismo fenómeno.
En consecuencia, podemos decir que la masa es una propiedad que adquiere la energía en ciertas condiciones tomando las propiedades de lo que llamamos materia.
Por lo tanto, es acertado afirmar que, en un sentido muy literal y nada místico, las personas son pura energía.
Tomado de Muy Interesante, Xataca Ciencia, El Busto de Palas.
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