¿Es posible tener energía para partículas que no tienen masa?

lo que llamamos masa es la masa invariante o masa en reposo (http://en.wikipedia.org/wiki/Invariant_mass).
Si piensa en la energía E y tres momentos [matemática] \ vec p [/ matemática] como componentes de un vector cuatro [matemática] p ^ {\ mu}, \ mu = \ {0,1,2,3 \} [ / math], entonces la masa invariante m se define por:
[matemáticas] p ^ {\ mu} p _ {\ mu} = m ^ 2 [/ matemáticas] o equivalente
[matemáticas] E ^ 2 – {\ vec p} ^ 2 = m ^ 2 [/ matemáticas]

En este sentido, ciertamente puede tener partículas sin masa que transportan energía (la energía proviene exclusivamente de los tres momentos): la luz (cuyos cuantos se llaman fotones), por ejemplo, tiene energía, pero su masa en reposo es cero.

Como Ken señala, es una pregunta interesante preguntar cómo ciertas partículas fundamentales transportan masa en primer lugar: los fermiones masivos son en cierto sentido naturales, es decir, fáciles de explicar, las partículas masivas de espín 1 (como los bosones W / Z) surgen a través de Higgs mecanismo (mecanismo de Higgs). El bosón de Higgs en sí mismo es una partícula masiva de espín 0 y el famoso problema de la naturalidad (una buena discusión de Matt Strassler está aquí: Naturalidad y el modelo estándar) es la razón por la cual la luz del bosón de Higgs.

Si. La razón por la que esto es posible es que la definición de “partícula” es la unidad más pequeña de una colección de propiedades que están coordinadas por una función de onda única, que es una definición más sofisticada que la que se obtiene al cortar la materia en pedazos más pequeños.

Fotones de luz, fonones de sonido, fonones ópticos, excitones, plasmones, polaritones, solitones, anyons, hay anfitriones de este tipo de partículas transportadoras de energía.

De estos, solo los fotones son fundamentales, lo que significa que no son más divisibles de alguna manera ni soportados por sistemas compuestos.

Entonces, si la pregunta es “¿Es posible tener energía para que las partículas no tengan masa?” La respuesta es sí. Si desea experimentar partículas sin masa, salga al sol o mire un fuego o encienda una luz o use su microondas o haga que le radiografíen los dientes o mire las estrellas por la noche o sintonice un radiotelescopio y escuche a la radiación de fondo cósmico. Todos los fotones, independientemente de su longitud de onda o frecuencia, no tienen masa. También hay un par de otros, pero son más exóticos y, aunque los experimentes, no estarías tan consciente de esas experiencias.
Damos la masa por sentado debido a nuestras experiencias cotidianas, pero la pregunta realmente interesante es por qué las partículas tienen masa.

Absolutamente sí.

Volviendo a la física de la escuela secundaria, la luz consiste en pequeños paquetes de energía llamados ‘fotones’ y estos fotones no tienen masa (la masa en reposo es cero).