O que é MASSA?

Quando se trata de elétrons, bósons de Higgs ou fótons, eles não têm muita coisa a dizer.. Eles possuem rotação, carga, massa e ... o que é  isso. Às vezes, eles só transportam uma quantidade de fuga de alguns desses recursos. Assim, a massa de uma partícula é uma propriedade importante para compreender, porque vai para a raiz da partícula física fundamental. O que é, em seguida, a massa, no sentido do seu significado físico? Por que algumas partículas têm massa e outros não? E você não pode pensar que isso seria importante, mas a grande questão é: por que as partículas têm massa? Para responder a essas perguntas, e ir muito além do que Albert Einstein sabia sobre massa, vamos mergulhar em física de partículas e relatividade geral. A MEDIDA DA MESMA - Um professor me disse uma vez que a melhor definição de uma propriedade física é o seu modo de medição. Seguindo essa definição, vamos ver como podemos medir a massa. Quando você pisa em uma balança, ela registra o seu peso.Isso ocorre porque a Terra o atrai com a força gravitacional. A força entre você e a Terra existe porque você e a Terra têm massa. Se você pisasse na mesma balança na Lua, ela iria registrar uma fração de seu peso na Terra. Cerca de um sexto, para ser mais preciso. (Nunca houve um plano de dieta mais eficaz: perder 83 por cento do seu peso corporal apenas ao voar para a Lua.) Seu peso na Lua é menor porque a massa da Lua é menor do que a massa da Terra, e a força gravitacional entre a Lua e você é proporcional à massa da Lua(M) e sua massa (m). Esta é dada pela fórmula F = GMm / (R²) onde R é o raio da Lua e G é chamada constante gravitacional de Newton. Massa é a carga da interação gravitacional e sem ela não existe força gravitacional. Os físicos se referem a esta manifestação de massa como massa gravitacional. Quando você abre uma porta, você tem que empurrá-la com força, caso contrário, a porta não se moverá. Isso ocorre porque a porta se manifestou como massa de inércia, ou seja, ela neutraliza-lhe de alterar o estado de seu movimento. A Segunda Lei de Newton diz que a força que você precisa para mudar o estado de movimento de um objeto é proporcional à sua massa inercial (F = ma). É mais fácil empurrar uma porta de alumínio do que uma de madeira com a mesma aceleração. MASSA UNIFICADA -Einstein havia conectado massa gravitacional e inercial através de seu princípio de equivalência gravitacional. O princípio da equivalência simplesmente diz que massa gravitacional e inercial é uma e a mesma coisa. Esta simples afirmação, no entanto, juntamente com a ideia matemática que as equações da física não devem depender do quadro de referência, leva a muito longe. As principais consequências do princípio da equivalência são as equações gravitacionais de Einstein. Essas equações especificam que o espaço é curvado com a massa e deforma o tempo. O significado de equações gravitacionais de Einstein é simples: massa distorce o espaço-tempo e move a massa ao redor do espaço-tempo curvo. Se você já viu uma moeda descer em espiral em uma forma de funil, você sabe o que eu estou falando. De acordo com a figura geométrica da gravidade de Einstein, a Terra orbita em torno do sol, porque o último cria uma forma de funil gravitacional bem no tecido do espaço-tempo e o planeta Terra gira como a moeda gira no poço gravitacional. Se o sol não tivesse massa, o poço gravitacional em torno dele não existiria e a Terra iria imediatamente vagar livremente pelo espaço sideral. Se a Terra não tivesse massa, ela não sentiria a curvatura e se deslocaria em uma linha reta. Isso é Relatividade Geral em uma forma de funil. Einstein sabia de tudo isso e muito mais. Afinal, ele escreveu os livros sobre relatividade - tanto a Especial como a Geral. Ele descobriu como a massa está ligada à gravidade e a energia. A primeira relação é o encapsulamento por suas equações de campo gravitacional, e a segunda é a amplamente conhecida equação E = mc². Infelizmente, ele nunca teve a chance de aprender sobre a propriedade de massa. HÁ MAIS MASSA -A Física de partículas fundamentais moderna nos deu a resposta em 2012, quando o bóson de Higgs foi finalmente descoberto. A questão é bastante importante, porque, como vimos anteriormente, sem massa não há nenhuma gravidade. Ou há? Bem, na verdade, não existe. Tome um fóton, por exemplo. Um fóton é a quintessência do peso (masslessness). De acordo com a nossa compreensão atual, uma das mais profundas leis fundamentais da física de partículas, chamada medidor de simetria, impede as partículas transportadoras de força, incluindo fótons, de adquirir até mesmo a mais ínfima massa. No entanto, um fóton é atraído pelo sol. As observações mostram claramente que a luz de uma galáxia longínqua, muito longe, posicionada exatamente por trás do sol, pode ser observada em ambos os lados do sol. O fato de que o campo gravitacional do sol curvou a luz da galáxia longínqua foi usado para provar que a Relatividade Geral estava correta em 1919. A luz interage com campos gravitacionais porque E = mc². Esta equação nos diz que, a partir da perspectiva gravitacional, energia e massa são equivalentes. Um fóton carrega um pouco de energia, por isso é um pouco atraído pelo sol. O fato de que a energia gravitacional é importante, isto porque a maior parte da massa que nos rodeia é, de fato, energia. Todas as partes visíveis de galáxias e estrelas são conhecidas serem compostas principalmente de hidrogênio, que é constituído apenas de prótons e elétrons. O planeta Terra é feita de muitos átomos diferentes, mas apenas aqueles que são feitos de núcleons (prótons e nêutrons) e elétrons. Os elétrons são 2.000 vezes mais leves que núcleos, então eles trazem muito menos para a mesa em termos de massa. E notavelmente, a maior parte da massa de prótons e neutros é energia armazenada na ligação. Glue [ou glúons (cola), em termos científicos)] é o material que mantém prótons e nêutrons juntos. Ele é o portador da força forte. A energia de ligação armazenada nos glúons compõe a maior parte da massa de prótons, nêutrons e qualquer átomo de hidrogênio. O PAPEL DO BÓSON DE HIGGS - Poderíamos parar por aqui, porque temos entendido a origem da maior parte da massa visível no universo. Einstein não sabia de onde a massa de objetos macroscópicos veio, mas a física de partículas revelou isto tardiamente, no século 20. Não é, no entanto, mais uma torção na história. Talvez mais surpreendente. Se Einstein soubesse disso, ele certamente teria adorado. O papel fundamental do bóson de Higgs é gerar massa. O bóson de Higgs, que é a excitação do campo de Higgs, é o que fornece massa no nível fundamental: ele empresta massa às partículas elementares. A história das Higgs começou com um problema sério em física de partículas. No final do século 20, eram evidentes que simetrias de calibre, mencionados anteriormente, são leis fundamentais e que proíbem qualquer massa de transportar força. No entanto, em 1983, descobriu-se que força maciça eram carregadas pelos bósons W e Z,  descoberto pelo Large Electron Positron-(LEP) (o antecessor do Large Hadron Collider (LHC)). Este foi um dilema grave: uma das leis mais fundamentais da natureza, invariância do calibre estava em jogo. Desistir da invariância do calibre teria significado a partir da física de partículas do zero. Por incrível que pareça, os teóricos inteligentes descobriram uma maneira de ter seu bolo e comê-lo também! Eles introduziram o mecanismo de Higgs, que nos permite preservar simetrias de calibre no nível fundamental, mas poder quebrá-los de tal forma que em nosso universo particular maciças partículas W e Z são ainda possíveis. Este truque incrível fez com que Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg ganhassem o  Prêmio Nobel de Física de 1979. Além de mediadores de forças, o mecanismo de Higgs também empresta massa de partículas de matéria fundamentais, explicando por que elétrons, neutrinos ou quarks têm massa. A contribuição das partículas fundamentais como elétron, quark ou massa do neutrino, no entanto, é insignificante em comparação com a massa gerada pela cola – Glúons - que nos rodeia. Então, isso significa que as partículas de Higgs é negligenciável a nível atômico? A resposta é não! Sem o bóson de Higgs, elétrons não têm massa e todos os átomos iriam desmoronar. Nêutrons não iriam decair, por isso mesmo núcleos atômicos seriam muito diferentes. Ao todo, o universo seria um lugar muito, muito diferente, na falta de galáxias, estrelas e planetas. E ENTÃO VEIO O MATERIAL ESCURO - Então, agora sabemos tudo sobre a massa, certo? Infelizmente não. Apenas 5 por cento da massa em todo o universo vem da matéria comum (a massa de que é compreendido). Quase 70 por cento da massa do universo vem da energia escura e cerca de 25 por cento de matéria escura. Não só não tem a menor idéia sobre que tipo de massa que é, não sabe mesmo o que o setor escuro é composto por. Portanto, fique atento, pois a história de massa continua, bem no milênio. Editor PauloGomesDeAraújoPereira.