Según Lawrence Krauss, los átomos que contiene nuestro cuerpo sólo representan el 10% (si no recuerdo mal) de nuestra masa total. El resto proviene de partículas virtuales que entran y salen de la existencia del espacio vacío. Así que si el ~90% de nuestra masa proviene de partículas virtuales, y las partículas virtuales tienen masa negativa, ¿no debería restarse la masa de las partículas virtuales a la nuestra? En otras palabras, ¿por qué no nos hacemos más ligeros debido al efecto de esas partículas?
Respuesta
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El nivel subyacente de la naturaleza es mecánico cuántico y obedece a las leyes de la relatividad especial, no a la mecánica newtoniana. La masa es una cantidad conservada en la mecánica newtoniana, pero no en el marco mecánico cuántico subyacente.
El marco clásico emerge cuando las variables se vuelven lo suficientemente grandes como para que h_bar, que caracteriza el nivel mecánico cuántico, pueda asumirse con seguridad como cero, porque es muy pequeño con respecto a las constantes que entran en las ecuaciones clásicas.
En el marco de la mecánica cuántica, los elementos básicos son los partículas elementales que tienen una masa invariante muy pequeña. El masa invariante es la "longitud" del correspondiente vector cuatridimensional que describe un sistema. De la misma manera que en el espacio tridimensional, si se suman vectores la longitud del vector resultante no es una suma lineal de la longitud de los vectores sino que puede ser mucho menor que la suma, en las sumas de vectores cuatridimensionales la masa invariante está controlada por el álgebra vectorial cuatridimensional del pseudoeuclidiano espacio que es la base de la relatividad especial.
Las masas de los quarks que entran en el protón cuando se suman tienen una masa inferior a 15 MeV, y el protón tiene una masa cercana a 1000. La masa del protón surge por la suma vectorial de los cuatro vectores dimensionales que entran en el problema, los gluones, los pares quark-antiquark que mantienen unidos los tres quarks básicos como un protón. Estas partículas se llaman virtual porque no se pueden extraer y medir, forman parte de los cálculos necesarios. Se caracterizan por los números cuánticos de las partículas nombradas, pero están fuera de la cáscara de masa. Siguen el álgebra cuatridimensional de la relatividad especial. La masa invariante resultante de la suma de los cuatro vectores de estos innumerables constituyentes, da la masa del protón.
A medida que pasamos a dimensiones espaciales mayores, las de los núcleos, la diferencia entre la suma de las masas de los nucleones constituyentes (protones y neutrones) y la masa del núcleo que componen es mucho menor, pero sigue existiendo, y la vemos como la energía de unión de los núcleos. Esto es lo que se ha utilizado para obtener energía nuclear en reactores y bombas.
En los tamaños de los cristales y las redes de estado sólido, las diferencias de energía entre la adición de las masas constituyentes y la masa del sólido es aún menor, ya que los niveles están ahora en voltios de electrones, y es responsable de la química y el estado sólido de la materia.
A nivel de nuestra vida cotidiana, la física newtoniana se mantiene y podemos suponer que las masas se conservan, a menos que haya una interacción nuclear. La precisión en la medición debería ser bastante buena para ver las diferencias debidas a las interacciones químicas.
