Можно ли создать массу из энергии?

Преобразование между массой и энергией на самом деле даже не преобразование. Дело в том, что масса (или «массовая энергия») — это название некоторого количества энергии объекта. Но та же самая энергия, которую вы называете массой, на самом деле может быть другим типом энергии, если вы присмотритесь. Например, мы говорим, что протон имеет определенную массу, примерно$2\times 10^{-27}\text{ kg}$. Но если вы посмотрите на структуру протона, примерно половина этой массы (или больше, в зависимости от условий) на самом деле представляет собой кинетическую энергию глюонов.

Конечно, это, вероятно, не то, что вы имели в виду. Чтобы более точно ответить на ваш вопрос, можно произвести материю из двух сталкивающихся фотонов, хотя вероятность этого не особенно высока. Вам нужны энергичные фотоны, и их много, чтобы создать заметное количество обнаруживаемых частиц материи. В статье Википедии о создании материи есть больше информации и ссылок.

Да, можно создать частицы материи/антиматерии из двух фотонных лучей. Первый успешный эксперимент такого рода был проведен на Стэнфордском линейном ускорителе в 1997 году.

Вот краткое изложение из NY Times: ученые используют свет для создания частиц

А вот научная статья: Производство позитронов при многофотонном рассеянии света светом.

Масса - это энергия. Это энергия, наблюдаемая из кадра «центра энергии».

Так что никакого «преобразования» не требуется. Простой мысленный эксперимент: зафиксируйте фотон в ящике с идеально отражающими зеркалами. Ящик будет весить больше с приращением массы, равным$E_{photon}/c^2$. Это приращение массы приводит к увеличению инерции ящика: ускорение ящика с фотоном внутри создает дисбаланс в передаче импульса фотону при последующих столкновениях.

Так почему же фотоны считаются безмассовыми? Это просто потому, что вы не можете наблюдать за свободным фотоном из его центра энергии (в общих чертах: «вы не можете угнаться за фотоном»). Когда фотон путешествует взад-вперед в коробке, вы можете наблюдать коробку + фотон из его «энергетического центра», и эквивалентность массы = энергии становится очевидной.

Здесь мало экспериментаторов.

Да, энергия может быть преобразована в массу, и простейшим примером является фотон, взаимодействующий с электрическим полем электронов атома и создающий пару электрон-позитрон. Это происходит с довольно высокой вероятностью во всех взаимодействиях, когда фотоны проходят через материю, на самом деле это один из способов, которым мы знаем, что фотон был сгенерирован во взаимодействии, как на этом изображении в пузырьковой камере:

Ускоренные заряды излучают

Мы видим фотоны, выходящие из родительской пары электронов и позитронов, которые теряют энергию, и фотоны генерируют новые пары электрон-позитрон после нейтрального (без пузырьков) интервала пути.

Взаимодействие

Взаимодействие внемассовой оболочки с полем (в данном случае атомов в жидкости пузырьковой камеры) необходимо для сохранения четырех импульсов: фотон имеет массу 0, а пара имеет не менее 1 Мэв (сумма их масс).

Заряженная частица имеет электрическое поле (содержащее электрическую энергию), которое само по себе влияет на массу этой частицы в том смысле, что масса частицы выше, чем у нейтральной частицы (конкретным примером является пион, куда$\pi^{0}$легче заряженных пионов$\pi^{\pm}$). В этом смысле можно сказать, что энергия влияет на массу и наоборот. Как утверждает Эйнштейн, оба сильно коррелированы.