Bueno, pudo haber sucedido. Hay 4 partículas que comparten la misma naturaleza y simetría esenciales en el Modelo Estándar, al menos a altas energías. ¡Estos son el W +, el W-, el Z y el fotón! Tres de estos adquieren una gran masa a través de la ruptura de la simetría, el último permanece sin masa. Podemos imaginar fácilmente que podría haber un universo en el que eso no fuera cierto (estoy seguro de que hay muchos en el gran conjunto de universos posibles que la teoría de cuerdas podría describir).
Cuán diferente sería un mundo así dependería, de alguna manera, de cuán masivos sean los fotones. Los bosones W y Z son MUY masivos … pero resulta que esto crearía un mundo muy poco interesante, así que reduzcamos el efecto y veamos qué sucede (hablaré sobre fotones más masivos más adelante). Por ahora consideremos las partículas masivas menos masivas y elija una masa en una escala similar. Serían neutrinos, que creemos que tienen una masa inferior a 1 eV (los siguientes menos masivos son los electrones a 531 ev, por lo que es un gran paso). Voy a suponer que los fotones tendrán una masa de 0.5 eV
Eso es bastante pequeño! No lo veríamos especialmente en la velocidad que tienen los fotones (los neutrinos que observamos viajan tan cerca de la velocidad de la luz que tenemos problemas para notar la diferencia, ¡presenciamos la cantidad de veces que la gente pensó que los atrapó yendo más rápido!).
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Pero habrá un efecto ENORME. ¡La fuerza electromagnética será radicalmente diferente!
El rango de una fuerza depende, según el modelo estándar, de la masa de su fuerza portadora de bosones … ¡y la fuerza electromagnética tiene un rango infinito (y sigue una ley del cuadrado inverso) solo porque los fotones no tienen masa!
El rango máximo de una fuerza viene dado por [math] (\ hbar / 2) / mc [/ math]… a [math] 0.5 eV / c ^ 2 [/ math] masa para fotones que hace el rango máximo para la electrostática fuerza sobre [matemáticas] 2 \ por 10 ^ {- 7} [/ matemáticas] m. Eso es más grande que un átomo, por lo que los átomos pueden existir (más o menos, volver a eso en un momento) … pero las moléculas más grandes serán fundamentalmente diferentes. Los protones no se doblarán. Las fuerzas de Van der Waals no serán significativas. La química coloidal es un no campo.
La vida no puede existir tal como la conocemos. Diablos, la mayoría de las sustancias no pueden existir como las conocemos. La fricción es una no-cosa. Los sólidos son cristales o, bueno, no sólidos … es un mundo radicalmente diferente.
Y hecho de cosas radicalmente diferentes. La ley del cuadrado inverso ya no describe las fuerzas electrostáticas … la fuerza será más fuerte para distancias cortas, desaparecerá más rápido (y luego completamente) a distancias más largas. Entonces, las moléculas, aunque todavía puedan existir, serán muy diferentes. Los átomos también, dado que la repulsión de protones en el núcleo será mayor a distancias cortas … No he tratado de calcular los valores exactos, pero eso sería un ejercicio divertido. Baste decir que los diferentes nucleidos serán estables y la tabla periódica será diferente. También diferirá ya que las nubes de electrones alrededor de los átomos estarán formadas por un potencial diferente.
Incluso la fusión en las estrellas será diferente, así como los tamaños y temperaturas de las estrellas. Demonios, la mononucleosis justo después del Big Bang va a funcionar de manera diferente. Las estrellas serán drásticamente más pequeñas en radio, fusión … hmm … tienen que resolverlo. Podría ser más lento debido al aumento de las barreras potenciales o más rápido debido a densidades mucho más altas. La formación de agujeros negros será mucho más probable y es posible que no existan estrellas de gran masa.
Al final obtendrás un universo, pero no el nuestro. Desde los detalles más pequeños hasta la escala más grande, sería un lugar totalmente diferente. El problema es lo suficientemente interesante como para que valga la pena jugar con él … las implicaciones son lo suficientemente profundas pero lo suficientemente accesibles. Sería un buen proyecto de 4to año en física con honores quizás … hmm …
Oops … Me acabo de dar cuenta de que prometí hablar de fotones más masivos. Pero puedes ver a dónde va eso. Con más masa, el rango de la fuerza electromagnética se acorta aún más, y las cosas se vuelven aún más diferentes … y menos interesantes a medida que las estructuras a mayor escala se vuelven imposibles y solo son posibles moléculas individuales, luego solo átomos individuales, y ni siquiera eso.
En general, estoy muy contento de que tengamos los fotones sin masa que tenemos.