Czy w kontekście mechaniki kwantowej wciąż obowiązuje stwierdzenie, że energii nie można stworzyć, a tylko zmienić jej formę? Pytanie odnosi się do zjawiska w którym z próżni powstaje materia i antymateria – czy podczas zderzenia materii z antymaterią nie powstaje dużo energii? Skąd ta energia się bierze? Czy ma to związek ze wzorem Einsteina $E=mc^2$?
Czy w świecie cząstek elementarnych obowiązuje zasada zachowania energii?
Pytanie
Odpowiedź
Ze wzoru Einsteina $E=mc^2$ wiemy, że możemy masę traktować jako pewną formę energii. Przykładowo, w zderzeniu dwóch wysokoenergetycznych fotonów $\gamma$ (które nie mają masy) może powstać para cząstek masywnych: elektron i pozyton. Całkowita energia stanu końcowego (obliczana z uwzględnieniem masy i wzoru $E=mc^2$) jest równa całkowitej energii stanu początkowego.
Gdy elektron i pozyton zderzą się, mogą przestać istnieć, tzn. może nastąpić anihilacja materii i antymaterii. Produkują się wtedy wysokoenergetyczne fotony. W takim procesie również całkowita energia stanu końcowego jest równa całkowitej energii stanu początkowego.
W warunkach laboratoryjnych na Ziemi energia całkowita zawsze jest zachowana i nic nie powstaje „z próżni”. Naruszenie tej zasady może wystąpić w sytuacjach kiedy samą energię trudno jest zdefiniować, np. w czasie tzw. inflacji kosmologicznej w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu.