Esta es una situación que realmente muestra que la masa es energía concentrada. Si pensamos ingenuamente que los quarks en estas partículas se mueven en órbitas con diferentes velocidades en diferentes partes de la órbita, lo básico es fácilmente comprensible.
Cuando los quarks que interactúan están muy juntos, las interacciones (fuerzas si lo prefiere) son mínimas y hay poca energía potencial. Esto es algo extraño acerca de la interacción entre los quarks. A diferencia de otras interacciones, es débil cuando están cerca y se vuelve muy fuerte cuando se separan. En esas situaciones cercanas, habría bastante energía cinética.
Cuando los quarks que interactúan están relativamente separados, las energías potenciales son muy grandes. Muy lejos en este caso está en el orden de un diámetro de protón o neutrón.
- Si creo una esfera del tamaño de una canica hecha completamente de protones, ¿cuál sería su potencial destructivo en los megatones?
- ¿De dónde obtienen las moléculas sus electrones? ¿Fluyen por el espacio hasta que golpean protones, que los llevan? ¿Cómo se hacen los electrones?
- ¿Cómo se asignaron los diferentes átomos con electrones y protones?
- Un protón se acelera a través de 225V. ¿Cuál es su longitud de onda de Broglie?
- Si los protones, los electrones y los neutrones son cosas 'no vivas', entonces, ¿cómo hacen las cosas 'vivas' como los humanos, los animales y los árboles? ¿Qué es exactamente la "vida"?
Es entonces el total de energías potencial y cinética que se muestra como masa, de acuerdo con E = mc ^ 2.
Para ver cómo esto es posible, considere una sorprendente estimación de las fuerzas entre quarks en separaciones de 10 ^ -15 m. Esto es aproximadamente un diámetro de protón. ¡Se dice que las fuerzas atractivas en este caso alcanzan un máximo de aproximadamente 16 toneladas!
Como estoy haciendo cálculos aproximados, 16 toneladas inglesas no son muy diferentes de las 16 toneladas métricas, y trabajaré con estas últimas. 16 toneladas métricas son un poco menos de 160,000 N.
Si la fuerza entre los quarks de separación siempre fuera tanta, la energía potencial de dos quarks en la separación del diámetro de protón sería aproximadamente 100,000 N por 10 ^ -15 m = 10 ^ -10 J.
El equivalente en masa sería m = E / c ^ 2 = 10 ^ -10 J / 9 x 10 ^ 16 m ^ 2 / s ^ 2 = 1.1 x 10 ^ -27 Kg.
Eso está en el estadio de la masa real de un protón, pero, por supuesto, usé una fuerza que no habría sido tan grande en todo el diámetro del protón. También con tres protones habría tres interacciones de este tipo. Teniendo en cuenta los números aproximados que utilicé, este no es un mal ajuste. Lo principal es que muestra cómo la energía altamente confinada puede actuar como masa.
Para aprender sobre las masas de los quarks, es necesario usar sondas de suficiente energía para interactuar con un quark a la vez dentro del protón o neutrón. Entonces, se debe utilizar alguna teoría avanzada para dar sentido a los resultados. Esto se ha hecho muchas veces.
