miércoles, 17 de febrero de 2016

La verdadera naturaleza de la masa

Lo que diariamente experimentamos como "masa" es en su esencia, energía. Fin de la entrada de hoy.

Es broma, claro está. La cosa tiene bastante más miga. Seguramente estás pensando... probablemente ya no estés pesando nada, habrás pasado a otra cosa. Pero si sigues ahí, estarás pensando que se me ha ido la pinza. O todo lo más, que en realidad lo que he querido decir que la materia se puede convertir en energía. La bomba atómica y todo eso.

No. Esto va más allá. La masa de un cuerpo es, esencialmente, una medida de la suma de su contenido energético. Parece bastante radical, pero es así. 

Todo el mundo conoce la ecuación de Einstein, E = mc². La energía es igual a la masa por la velocidad de la luz al cuadrado. Como c es igual a un número enorme (300.000.000 m/s), la relación implica que muy poca masa equivale a mucha energía. En muchos sitios, a la hora de explicar una reacción nuclear, oiremos la siguiente explicación: "durante la reacción, una pequeña fracción de masa se convierte en una gran cantidad de energía). Sin ser totalmente incorrecto, no es la forma más acertada de expresarlo.

En el artículo en el que Einstein usó por primera vez la famosa ecuación, la expresó en la forma m=E/c². El artículo se titula "¿La inercia de un cuerpo depende de su contenido energético?", lo cual es de por sí bastante explicativo. En él, se comparan dos cuerpos que emiten luz. Uno estático y otro en movimiento respecto a un sistema de referencia. Einstein llega a la conclusión de que por el mero hecho de emitir luz, el cuerpo pierde energía cinética. Además, su masa es una medida de su contenido de energía. Si emite una cantidad de energía lumínica L, su masa disminuye en una cantidad igual a L/c².

Esta teoría se ha confirmado y generalizado, de tal forma se puede decir que TODA la masa de un cuerpo proviene de algún tipo de energía, ya sea potencial, cinética, etc. Por ejemplo, el hecho de que los protones y neutrones de un núcleo estén unidos por la fuerza nuclear fuerte, implica que existe una determinada cantidad de energía potencial almacenada debido a ese campo de fuerzas. Por eso, cuando en una reacción nuclear los átomos resultantes tienen menos masa que los de origen, la forma de explicarlo es que tienen una menor cantidad de energía interna. ¿Dónde ha ido el resto? Ha sufrido transformaciones y la contabilizamos como la energía resultante de la reacción.

Ahora llegan las conclusiones nada intuitivas. Imaginemos una pesa de un kilo de masa, que está en el suelo. ¿Si la elevamos a la altura de una mesa, tendrá más masa? La respuesta es sí. Será una cantidad muy pequeña, igual a la energía potencial que ha ganado dividida por el cuadrado de la velocidad de luz. Pequeña pero cuantificable, e incluso medible con la instrumentación adecuada.

En definitiva, habrá que dar la razón a los místicos cuando dicen que somos pura energía...