Η μάζα μας δεν είναι «ύλη» με τον τρόπο που συνήθως το φανταζόμαστε; Στην πραγματικότητα, η μάζα μας είναι ενέργεια. Αν κάποιος σας ρωτούσε από πού προέρχεται η μάζα σας, μπορεί να σκεφτόσασταν "από ένα επιπλέον κρουασάν ή κομμάτι πίτσα". Οι λάτρεις της επιστήμης, όμως, ίσως αναφέρουν το πεδίο Higgs, έναν μηχανισμό που συχνά παρουσιάζεται ως υπεύθυνος για τη δημιουργία μάζας. Όμως, αυτή η εξήγηση καλύπτει μόνο ένα μικρό μέρος της ιστορίας.
Η αλήθεια είναι ότι η μάζα μας προέρχεται κυρίως από την ενέργεια των σωματιδίων που κινούνται με απίστευτες ταχύτητες και τις ισχυρές δυνάμεις που τα συγκρατούν στο εσωτερικό των πρωτονίων και των νετρονίων. Αυτό εξηγείται από την περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν, E = mc2, που αποκαλύπτει την ισοδυναμία μάζας και ενέργειας.
Το Πεδίο Higgs: Μια μικρή πινελιά
Στη δεκαετία του 1960, το πεδίο Higgs προτάθηκε για να λύσει ένα πρόβλημα στη θεωρία της ηλεκτρασθενούς δύναμης. Η θεωρία αυτή συνδύαζε την ηλεκτρομαγνητική δύναμη (που ευθύνεται για φαινόμενα όπως ο ηλεκτρισμός και το φως) με τη ασθενή πυρηνική δύναμη (υπεύθυνη για ορισμένες μορφές ραδιενέργειας). Όμως, προέβλεπε ότι τα υποατομικά σωματίδια δεν έχουν καθόλου μάζα – κάτι που ξέραμε ότι δεν ισχύει.
Το πεδίο Higgs έσωσε τη θεωρία, παρέχοντας μάζα σε ορισμένα σωματίδια, όπως τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκ. Αυτή η επιτυχία οδήγησε στην ανακάλυψη του μποζονίου Higgs το 2012 στο CERN, επιβεβαιώνοντας τη θεωρία.
Όμως, όσο κι αν είναι εντυπωσιακό, το πεδίο Higgs εξηγεί μόνο ένα πολύ μικρό ποσοστό της συνολικής μάζας μας.
Τι δημιουργεί πραγματικά την μάζα μας;
Ας πάρουμε ως παράδειγμα έναν άνθρωπο 90 κιλών. Αν ζυγίσουμε τα μόρια του σώματός του, θα βρούμε ότι ζυγίζουν επίσης 90 κιλά. Αν κοιτάξουμε βαθύτερα στα άτομα που αποτελούν αυτά τα μόρια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια στο κέντρο των ατόμων φέρουν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας. Τα ηλεκτρόνια, αν και αναγκαία, είναι εξαιρετικά ελαφριά και συμβάλλουν μόλις το 0,05% της συνολικής μάζας.
Ακόμα πιο βαθιά, κάθε πρωτόνιο και νετρόνιο αποτελείται από τρία κουάρκ. Αν προσθέσουμε τις μάζες αυτών των κουάρκ, θα βρούμε ότι ζυγίζουν μόλις 2 κιλά!
Άρα, από πού προέρχονται τα υπόλοιπα 88 κιλά;
Ενέργεια: Ο αληθινός δημιουργός της μάζας
Τα κουάρκ μέσα στα πρωτόνια και τα νετρόνια κινούνται με τεράστιες ταχύτητες, κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Αυτή η κίνηση παράγει τεράστια ενέργεια, που μεταφράζεται σε μάζα. Επιπλέον, οι ισχυρές πυρηνικές δυνάμεις που συγκρατούν τα κουάρκ σε έναν χώρο μόλις ενός τρισεκατομμυριοστού του μέτρου, προσθέτουν ακόμα περισσότερη ενέργεια και μάζα.
Συμπερασματικά, η μάζα μας δεν είναι μια απλή ποσότητα «ύλης», αλλά κυρίως το αποτέλεσμα της ενέργειας που εμπεριέχεται στην κίνηση και τις δυνάμεις μέσα στα πρωτόνια και τα νετρόνια.
Αυτό δεν σημαίνει ότι οι ψευδοεπιστημονικές φαντασίες είναι σωστές. Όμως, η ανακάλυψη ότι η μάζα μας είναι θεμελιωδώς ενέργεια, μας προσφέρει μια νέα, συναρπαστική ματιά στην πραγματικότητα.
Για άλλη μια φορά, η επιστήμη μας υπενθυμίζει ότι το σύμπαν είναι πολύ πιο παράξενο – και πιο συναρπαστικό – από ό,τι μπορούμε να φανταστούμε.
Εικόνα: Image by freepik
