Strona głównaPytania → Związek miedzy materią, cząstkami, i...

Związek miedzy materią, cząstkami, i energią

Pytanie

Pyta Natalia

Wszystkie atomy zbudowane są z wielu cząstek elementarnych – protony, neutrony,elektrony, a te, z jeszcze mniejszych kwarków itd. Jednak o materii mówimy dopiero wtedy kiedy tworzą one zorganizowane, znane nam atomy. Jednak cząstki elementarne są opisywane jako energia – dodatnia, ujemna. Zawsze jako energia, która nie ma nośnika. Niematerialna energia? Czy jednak istnieje jakaś "materia" kwarku będąca nośnikiem jego energii? Inaczej okazuje się, że materia de facto nie istnieje, jedynie nam się jawi jako organizacje energii pod postacią atomów z których zbudowane jest to, co widzimy.

Odpowiedź

Odpowiada Mikołaj Misiak

Pierwszy raz spotykam się z propozycją, aby atomy nazywać materią, a cząstki
elementarne nie. Lingwistyka jest kwestią umowną, ale znana mi praktyka
wskazuje, że elektrony, protony, neutrony, a także kwarki zawsze nazywaliśmy
cząstkami materii. Dowolną ich ilość, zorganizowaną lub nie, nazywamy materią.
Ich antycząstki (pozytony, antyprotony, antyneutrony, antykwarki) nazywamy
cząstkami antymaterii. Pewna trudność lingwistyczna pojawia się w stosunku do
cząstek, które same są swoimi antycząstkami (foton, gluon, bozony W i Z, bozon
Higgsa). W ich przypadku czasami używane jest pojęcie ‚energia’. Na przykład
reakcję

elektron + pozyton –> dwa fotony

nazywamy czasem anihilacją materii i antymaterii w energię. Ściśle rzecz
biorąc jest to jednak po prostu reakcja, w której dwie cząstki elementarne
zamieniają się w dwie inne cząstki elementarne, podobnie jak w przypadku

elektron + pozyton –> mion + antymion

albo

mion –> elektron + antyneutrino_e + neutrino_m.

W kwestii energii i jej nośników: jeśli fala elektromagnetyczna wysyłana z
mojego telefonu komórkowego dociera do anteny i jest tam częściowo
absorbowana, to czy jest to jest to fala materii czy też energia bez nośnika?

Z punktu widzenia teorii oddziaływań fundamentalnych wszystkie cząstki
(elektrony, pozytony, fotony, …) opisywane są jako fale pewnych pól,
podobnych do pola elektromagnetycznego. Każda fala ma pewną energię i jest tej
energii nośnikiem, jednak nie powinno się jej utożsamiać z energią. Cząstka
może zostać unicestwiona w pewnej reakcji, ale swą energię musi przekazać
innym cząstkom, aby całkowita energia układu nie uległa zmianie. W bilansie
energii musimy też uwzględniać masy cząstek, zgodnie ze wzorem $E = m c^2$.