Все ли сделано из безмассовых частиц?

Фотоны не имеют массы. Однако они гравитационно взаимодействуют, как и вся энергия, с другими энергичными и массивными частицами. Это означает, что если вы поместите несколько фотонов в систему, вы получите что-то, что, по-видимому, имеет массу, даже если ни одна из составляющих ее частиц не имеет массы.

Это заставляет меня задуматься:

Действительно ли масса является фундаментальной частью реальности? Не может ли быть так, что массивные частицы (протоны/нейтроны/электроны) просто состоят из безмассовых частиц, подобных фотонам, связанных узлом, ограниченных небольшой площадью и вращающихся по очень тесным орбитам? Значит, все в некотором смысле безмассово?

Поиск и открытие бозона Хиггса наводят меня, с моей ограниченной точки зрения, на то, что ученые считают массу фундаментальным свойством, которым обладают некоторые частицы. А также эта масса принципиально отличается от других видов энергии (хотя преобразование возможно). Исключает ли все это систему, которую я описываю?

Я не могу понять смысл последнего абзаца. Кажется, нет никакой логической связи между материалом о бозоне Хиггса и остальной частью вопроса. Обратите внимание, что большая часть массы обычного вещества не возникает из-за механизма Хиггса.
Что сказал Бен Кроуэлл. Также масса является фундаментальным свойством: это просто энергия, которой обладает система в состоянии покоя. «Система» может быть сколь угодно сложной внутри: она может иметь любую кинетическую энергию и энергию взаимодействия внутренних составляющих. Но поместите его в черный ящик и спросите: система покоится? Если это так, то полная энергия, которой он обладает, равна его массе. Фотоны не имеют массы просто потому, что их нельзя привести в состояние покоя.
Последний абзац является заявлением о моем невежестве — я знаю только, что ученые открыли что-то, называемое бозоном Хиггса, и что они сказали, что это то, что придает частицам массу... Основываясь на этом ограниченном понимании, это означает, что ученые верят масса является фундаментальным свойством. Но я точно не понимаю, почему это так... Ответ Дэвида З. очень полезен.
В последний абзац добавлены некоторые правки для корректности, а также для того, чтобы другие не отвлекались.
Это на грани предложения неосновной идеи. PS Это поле Хиггса придает частицам массу через механику Хиггса, а не бозон Хиггса, это просто популярный миф, распространяемый средствами массовой информации.
Dimension10: Я определенно ничего не пытаюсь предложить. Я не эксперт... Я только пытаюсь понять, считают ли ученые, что масса фундаментальна (в том смысле, что сама масса не состоит из других форм энергии), и если да, то почему?
Связано: physics.stackexchange.com/q/64232/2451 и ссылки в нем.

Ответы (2)

Конечно, масса частицы может частично возникать из кинетической энергии безмассовых частиц; например, около половины массы протона составляет кинетическая энергия его глюонов. Но та масса, которой обладают фундаментальные частицы, та, которая исходит из механизма Хиггса, кажется, не такова. Может быть, когда-нибудь мы обнаружим, что это так. (Это было бы так, если бы, например, теория струн оказалась верной.)

Кстати, ученые не верят, что масса принципиально отличается от энергии. Масса — это всего лишь один из видов энергии.

То, о чем спрашивает ОП, больше похоже на преоны, чем на строки. У преоновых теорий есть трудности из-за проблемы ограничения: физика.stackexchange.com/a/64646/ 4552
Конечно, я только что привел теорию струн как один из примеров (наиболее узнаваемый) того, как массы фундаментальных частиц на самом деле могут быть энергией. Насколько мне известно, теории такого рода не исключаются, даже несмотря на то, что есть такие проблемы, как заключение под стражу.
Спасибо за это. Очень полезный ответ ... Когда я сказал, что «масса принципиально отличается от энергии», я имел в виду, что масса - это фундаментальное свойство, отличное от других типов энергии. Теперь я понимаю, что это плохо сформулировано. Спасибо за исправление.
К вашему сведению @BobIsNotMyName, я только что заметил (и исправил) ошибку: масса возникает не из бозона Хиггса , а из механизма Хиггса , побочным эффектом которого является существование бозона.
Правильно ли говорить «кинетическая энергия безмассовых частиц»? Я думал, что кинетическая энергия всегда соответствует E=1/2mv^2... То есть фотоны не имеют кинетической энергии. Или я ошибаюсь?
@BobIsNotMyName: Это только в нерелятивистской ньютоновской механике. В специальной теории относительности полная энергия (покоя + кинетическая) равна Е знак равно м 2 с 0 4 + п 2 с 0 2 , куда с 0 это скорость света и п это импульс и м это масса (конечно, вы можете расширить квадратный корень, чтобы получить только кинетическую энергию в виде бесконечного ряда), которая для безмассовых частиц сводится к Е знак равно п с 0 . Этот материал также может следовать из 4-импульса, но давайте пока будем проще, ; .
@Dimension10: Я понимаю это (недавно наткнулся на расширенную форму E=mc^2, которую вы подробно описали) ... Я просто не был уверен, что «кинетическая энергия» - это правильное выражение для той энергии, которую имеют фотоны. .
@BobIsNotMyName Да, это так. Кинетическая энергия определяется как разница между полной релятивистской энергией (т. Е что Dimension10 дал формулы для) и массовой энергии ( м с 2 ).

Это очень интересный вопрос. Оказывается, в стандартной модели до нарушения симметрии единственной частицей с массовым членом является сам бозон Хиггса (и, возможно, нейтрино). Фермионы и слабые калибровочные бозоны приобретают массу посредством механизма Хиггса, удержание кварков внутри нуклонов, но в реальном смысле все в стандартной модели + гравитация состоит из безмассовых частиц, кроме бозона Хиггса и, возможно, нейтрино.

Это важно, поскольку означает, что стандартная модель почти обладает конформной инвариантностью. Это инвариантность относительно симметрии пространства-времени, которая может локально изменять масштабы расстояний, пока все углы остаются фиксированными. Только массовый член Хиггса нарушает симметрию. Было высказано предположение, что стандартная модель может иметь точную конформную инвариантность в классической форме с членом Хиггса, динамически генерируемым в квантовой теории, но это пока не очень популярная идея.

Все ли сделано из безмассовых частиц?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v