Масса кажется чем-то само собой разумеющимся. Она есть у камня и у ноутбука, на котором вы сейчас читаете текст. Мы как-то уже разбирались на канале, откуда берется масса, но рассматривали "а в какой момент эта масса появляется".
Ведь если масса появляется не сразу и не является неотъемлемым свойством вещества (что вполне следует из понимания механизма массы), то, может быть, можно отделить вещество от массы или сделать вещество БЕЗ массы? Вы тут сразу вспомните безмассовые фотоны, но не спешите делать выводы. Прочитайте весь материал. Есть там интересная ловушка.
Дружба вещества и массы
Наши с вами рассуждения близки к реальности. Современная физика устроила большой сюрприз - масса действительно не является обязательным свойством материи. Более того, фундаментальные частицы могут рождаться и без неё… а потом получать массу из-за того странного взаимодействия.
Что же тогда делает частицу вещественной? Самый простой ответ - не сама масса, а её способность взаимодействовать и переносить энергию.
И вот теперь вспомним фотон. Он не имеет массы покоя, но существует, движется и давит на поверхность, нагревает её, и даже участвует в химических реакциях. Глюоны, которые склеивают кварки, тоже безмассовые, но при этом формируют 99% массы всего видимого мира (через энергию взаимодействий).
То есть вещественность - это не сколько весит частица, а способность быть частью процессов в пространстве-времени.
В школе говорят примерно что масса - это мера количества вещества. Современная физика утверждает, что масса - это мера того, как сильно поле Хиггса "тормозит" вашу частицу.
Большинство элементарных частиц, включая электроны и кварки, изначально были бы безмассовыми, если бы не поле Хиггса, которое заполняет всю Вселенную. Частица, летящая через него, вязнет в поле. Чем сильнее сцепление, тем больше кажущаяся масса.
Так что масса - это побочный эффект взаимодействия.
Выключить взаимодействие с полем Хиггса в теории можно. Но это примерно из серии "отключить гравитацию". В теории такое может сработать, но на практике - нет. Чтобы частица была безмассовой, она должна всего лишь не взаимодействовать с хиггсовским полем.
Но пока нет инструмента, который позволяет менять фундаментальные константы по нажатию кнопки.
Безмассовые частицы уже делают, но есть одно НО
Мы уже умеем создавать объекты без массы. Но это не элементарные - это квазичастицы. То есть объекты, которые проявляют некоторые свойства частиц, но не являются материей и веществом.
Например, дираковские фермионы ведут себя как фотоны. Не имеют массы, но с электрическим зарядом. Вейлевские фермионы не имеют массы и всегда перемещаются со скоростью света (внутри кристаллической решётки). Их поведение полностью имитирует безмассовую материю.
Не путайте эти частицы с фотонами! Мы никогда не создаём фотон в смысле создания нового вида материи. Мы лишь порождаем кванты уже существующего фундаментального поля - электромагнитного. Фотон - это не объект, который мы собрали из других частиц. Он есть простая энергия, которая проявляет корпускулярные свойства.
Когда мы включаем лазер мы не создаём фотон "из материалов", а заставляем вакуумное поле возбудиться. Это похоже не на создание предмета, а на возбуждение струны гитары, которая уже натянута. Обычная же безмассовая частица должна быть результатом от коллективного поведения миллионов субъобъектов, которые двигаются так, будто они одна “новая частица”.
Так может ли существовать макроскопическое безмассовое вещество? Скорее нет, чем да.
Если бы мы могли изменить вакуум, исказить поле Хиггса, или попасть в фазу Вселенной до симметрийного нарушения, то весь мир снова стал бы заполнен безмассовым веществом.
А что там с легендарной фотонной материей?
Тут вы можете вспомнить многочисленные статьи про легендарную фотонную материю. Но вновь напомню, что фотонная материя - это коллективное состояние фотонов, в котором они ведут себя как частицы вещества. Они имеют эффективную массу, могут взаимодействовать между собой, могут образовывать связанные состояния и даже могут формировать жидкость, кристалл или молекулы.
То есть мы не делаем фотон массивным буквально, а создаём условия, при которых он ведёт себя так, словно у него есть масса и сила взаимодействия.
Итак, вещество без массы в теории возможно, но для этого нужно перехватить момент между появлением материи и включением механизма Хиггса. Впрочем, и с полем Хиггса всё не так просто...
⚡ Ещё больше интересного в моём Telegram
Хочется помочь проекту, но нет возможности купить премиум? Просто поставьте лайк 👍 и подписывайтесь на канал ✔️. Напишите комментарий и поделитесь статьёй с друзьями