De acuerdo con e = mc2, ¿cómo puedo hacer materia a partir de energía?

Answer 1

Fácil … pero primero, aclaremos algo.

Concepto erróneo 1: Materia = masa. El concepto de masa puede estar directamente relacionado con la materia en la Mecánica Clásica. Tiene sentido que más material tenga más masa, pero la Relatividad Especial, la teoría de la cual se derivó la ecuación, prueba lo contrario. Con el supuesto de que las leyes de la física son verdaderas para todos los observadores inerciales y combinando los resultados de la ecuación de Maxwell, los físicos pueden estar de acuerdo con confianza en que c, la velocidad de los objetos sin masa, es invariante para todos los observadores. Luego se deduce que la materia ordinaria no puede alcanzar la velocidad de la luz, y para un observador de inercia, dos objetos idénticos que viajan a diferentes velocidades parecen tener masas diferentes.

Error 2: [math] E = mc ^ 2. [/mates]
Honestamente, esta es solo una versión simplificada de la ecuación, que describe la energía de un objeto estacionario. m representa para la masa en reposo. La ecuación completa es, de hecho,
[math] E ^ 2 = (mc ^ 2) ^ 2 + (pc) ^ 2 [/ math]
Puede ver cómo se simplifica a [math] E = mc ^ 2 [/ math] para objetos con [math] 0 [/ math] momentum (p es momentum) y [math] E = pc [/ math] para objetos con [math] 0 [/ math] resto masa.

Bien, ahora que ESTO está fuera del camino, en realidad está sucediendo en el universo una gran cantidad de conversión de energía-masa-momento. Principalmente en un nivel cuántico, pero está en todas partes, sin embargo.

– El espacio vacío tiene cantidades relativamente bajas de energía intrínseca, y en ocasiones, los pares de materia y antimateria pueden entrar y salir de la existencia, debido a las fluctuaciones en los campos cuánticos (es decir, los pares de quarks al azar en los campos cromodinámicos cuánticos). En cualquier momento, puede observar la conversión espontánea de energía a materia en energía, literalmente en todas partes, si fuera lo suficientemente rápido.

– El mecanismo de Higgs , convierte la energía cinética de los objetos sin masa en masa, ya que cambian rápidamente de la mano izquierda a la mano derecha. También necesitarás ser muy rápido para que esto suceda, por lo que el modelo estándar de partículas elementales no reconoce a las contrapartes.

– En el núcleo del sol, muchas reacciones de fusión convierten parte de la masa de los núcleos de hidrógeno en radiación electromagnética – energía. Esta reacción se puede reproducir a la inversa en un entorno artificial: un laboratorio, pero no lograría mucho, simplemente habrías desperdiciado energía. Por supuesto, puedes intentar crear pares de antimateria de materia a partir de colisiones de protones de alta energía, pero probablemente se aniquilarán antes de que puedas observarlos.

Probablemente haya algunas maneras más, pero no creo que pueda enumerarlas

Answer 2

KM, gracias por la solicitud.

En física / ciencia o para el público que importa, parece haber confusión en torno a “la masa” de la ecuación y lo que implica. Su búsqueda implica “materia de energía” o “m” en la ecuación es materia en lugar de “masa”. En física, la masa es diferente de la materia, ya que la materia no es específica, la masa es específica. Y me gusta especifico, ver ToE.

Así que vamos a definir primero la masa; Para ello cito la definición de masa de wiki:

‘En física, la masa es una propiedad de un cuerpo físico. Es una medida de la resistencia de un objeto a la aceleración (un cambio en su estado de movimiento) cuando se aplica una fuerza. [1] También determina la fuerza de su mutua atracción gravitatoria hacia otros cuerpos. En la teoría de la relatividad, un concepto relacionado es el contenido de masa-energía de un sistema. La unidad de masa SI es el kilogramo (kg).

La masa no es lo mismo que el peso, aunque a menudo calculamos la masa de un objeto midiendo su peso con una balanza de resorte, en lugar de compararlo directamente con las masas conocidas. Un objeto en la Luna pesaría menos que en la Tierra debido a la gravedad más baja, pero aún tendría la misma masa. Esto se debe a que el peso es una fuerza, mientras que la masa es la propiedad que (junto con la gravedad) determina la fuerza de esta fuerza.

En la física newtoniana, la masa puede generalizarse como la cantidad de materia en un objeto. Sin embargo, a velocidades muy altas, la relatividad especial postula que la energía es una fuente adicional de masa. Por lo tanto, cualquier cuerpo estacionario que tenga masa tiene una cantidad equivalente de energía, y todas las formas de energía resisten la aceleración mediante una fuerza y ​​tienen atracción gravitatoria. Además, “materia” es un término vagamente definido en la ciencia, y por lo tanto no se puede medir con precisión.

Hay varios fenómenos distintos que pueden usarse para medir la masa. Aunque algunos teóricos han especulado que algunos de estos fenómenos podrían ser independientes entre sí, [2] los experimentos actuales no han encontrado diferencias en los resultados, de cualquier forma que se use para medir la masa:

La masa inercial mide la resistencia de un objeto a ser acelerado por una fuerza (representada por la relación F = ma).

La masa gravitacional activa mide la fuerza gravitacional ejercida por un objeto.

La masa gravitatoria pasiva mide la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto en un campo gravitatorio conocido.

La masa-energía mide la cantidad total de energía contenida dentro de un cuerpo, utilizando E = mc2. ‘cita final

Por lo tanto, si entiende la ecuación y sus términos, puede entender que la energía que define la ecuación no es la energía de ‘materia convertida en energía = luz / btu / radiación / nuclear / etc’, es el movimiento = energía = la masa.

Esto es bastante simple de probar con su analogía de ‘materia’ en lugar de ‘masa’: como la energía de una reacción nuclear de agua vs uranio del mismo volumen / peso es bastante diferente: E = una onza de reacción nuclear de agua, en el la velocidad de la luz al cuadrado no es la misma que la reacción nuclear de uranio de E = una onza, a la velocidad de la luz al cuadrado. De este modo, cambie el elemento en lugar de la masa w / cambie la ecuación r la energía hace que la ecuación no tenga sentido … como la materia no es específica, donde está la masa … vea wiki arriba.

Así que no confundamos la cantidad de energía de masa, e = mc2, con la cantidad de energía que contiene o puede producir cierta materia.

La respuesta de Ramírez golpeó el clavo en la cabeza con esto: “La fórmula no proporciona un método para hacerlo. En teoría, podrías intentar acelerar un objeto, tal vez una nave espacial. A medida que la nave espacial se hacía cada vez más rápida, su masa aumentaría de modo que sería cada vez más difícil acelerarla aún más “.

e = mc2 tiene más que ver con el movimiento de objetos y la energía requerida para la aceleración de movimiento de objetos / peso; En lugar de hacer energía de la materia.

Buen pensamiento / pregunta aunque …

douG

Answer 3

Hay reacciones nucleares endotérmicas, y reacciones nucleares exotérmicas.

En el sol, el hidrógeno se está convirtiendo en helio. Durante este proceso la materia se convierte en energía. El producto final del helio tiene menos masa que los cuatro protones que lo produjeron, y la energía se libera como energía cinética de los átomos de helio y energía radiante de los rayos gamma. (fusión de hidrógeno)

Si quisiera ir por el otro lado y dividir el átomo de helio en cuatro protones, (fisión de helio) tendría que proporcionar de alguna manera suficiente energía para tomar algo que sea extremadamente estable y dividirlo en cuatro partículas que son, en total, Más masiva que la partícula original.

Este tipo de reacción ocurre, pero es raro.

También puede tener reacciones de fisión exotérmica. El plutonio 238 es un combustible nuclear popular, porque produce energía de la materia. Si tiene un átomo de Plutonio 238, y lo observa durante los próximos 87 años, hay un 50% de probabilidades de que salga un núcleo de helio en rápido movimiento y se convierta en uranio-234. Cuando eso suceda finalmente, la masa total del núcleo de helio y la partícula de uranio restante tendrán un poco menos de masa que el átomo de Plutonio 238. ¿A dónde fue la masa extra? Entró en la energía cinética de las partículas.

Pero si tiene miles de millones de billones de miles de millones de partículas de Plutonio 238 (que solo pesaría unos pocos kilogramos) puede estar seguro estadísticamente de que una parte de esas partículas de Plutonio 238 se fisionarán espontáneamente en el próximo milisegundo.

Pero eso es hacer Energía a partir de la materia. Y eso sucede espontáneamente.

El problema actual de la NASA, como he oído decir, es que quieren hacer más Plutonio 238 … Lo que está haciendo la materia a partir de la energía. El problema es que no tienen un método para generar Plutonio 238 sin generar simultáneamente todo tipo de materiales radiactivos mucho más letales.

Answer 4

Como otras personas han mencionado, realmente estamos hablando de misa y no importa, pero no hay una gran diferencia.

La ecuación e = mc ^ 2, como probablemente sepa, significa que la energía máxima que puede producir un objeto es igual a su masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado. Para convertir la energía en masa, podemos cambiar esta ecuación para que se vea así: m = e / c ^ 2. Esto significa que a medida que aumenta la energía de un objeto, su masa relativista también lo hace. La energía viene en muchas formas y tamaños diferentes (eléctrica, nuclear, potencial, cinética, etc.), por lo que convertir la energía en masa no es muy difícil en absoluto. Por ejemplo, si sostiene un lápiz a 10 pies sobre el suelo, tendrá una masa ligeramente más relativista que el mismo lápiz exacto en el suelo. Tan pronto como sueltes el lápiz, toda la masa relativista que ganó se pierde.

Answer 5

Teóricamente, una forma de hacerlo es colisionando fotones (que no tienen masa) para crear pares de electrón-positrón (que tienen masa).

Wikipedia explicó esto bastante bien:
http://en.wikipedia.org/wiki/Mat …

En la práctica, esto aún no se ha demostrado porque es demasiado difícil lograr la densidad e intensidad de fotones requerida con las tecnologías disponibles. Sin embargo, el año pasado, algunos físicos afirmaron haber ideado una manera de lograr esto con las tecnologías de hoy (Página en imperial.ac.uk). Si tienen razón, podemos ver un experimento de creación de materia pronto.

Answer 6

La fórmula no proporciona un método para hacerlo.

En teoría, podrías intentar acelerar un objeto, tal vez una nave espacial. A medida que el cohete se hacía más y más rápido, su masa aumentaría de modo que sería cada vez más difícil acelerarlo aún más. Debido a esto, nunca podría alcanzar la velocidad de la luz. El aumento de masa no se notaría hasta que comenzaras a acercarte a la velocidad de la luz.

Como dijo Vibhav Gaur, de todos modos no sería práctico convertir la energía en masa debido a la gran cantidad de energía necesaria.

Answer 7

Hmmm … bueno, las plantas son las únicas cosas que puedes comprar hoy que convierten los fotones que posiblemente sean masa o energía en energía en una molécula que contribuye a la masa. E = mc ^ 2 básicamente indica que en una partícula sin impulso, la masa de la partícula es igual a su energía dividida por (3 * 10 ^ 9) ^ 2 m / s => 1 Joule / 9 * 10 ^ 18 = 1 kg o cada miligramo de materia consiste en 9 billones de julios de energía, por lo tanto, si de alguna manera pudiera enfocar toda la producción de energía de la industria humana en la tierra, digamos la mano de Superman, crearía unos cuantos gramos de materia.
Esta es una enorme simplificación, por lo que invoco a Superman; sin embargo, la escala es precisa en unos pocos órdenes de magnitud. Luego está el bosón de Higg, que se requiere para dar masa a un campo, pero estoy empezando a hablar desde mi profundidad.
Básicamente, riega tus plantas y lo harán por ti.

Answer 8

Por lo que sé, esta ecuación implica una equivalencia en lugar de una conversión entre masa y energía. En el sentido de que un cuerpo puede mostrar resistencia a la aceleración, la inercia, más de lo que su masa real puede decir, y esto se debe a que su contenido de energía puede aumentar la inercia del cuerpo como si fuera una masa, pero en realidad sigue siendo energía, por una magnitud de E / C ^ 2.

Answer 9

Esta pregunta asume que la materia y la energía son dos “cosas” distintas, mientras que yo diría que son solo dos formas diferentes de describir algún aspecto de la realidad (¡sea lo que sea!).
El problema de tratar de hablar sobre estas preguntas es que nuestros idiomas se han desarrollado para hablar de “cosas” medianas que se mueven bastante lentamente en un “espacio” uniforme durante un corto período de tiempo.
Sin embargo, cuanto más lo miramos, más es como mirar al gato de Cheshire en Alicia en el país de las maravillas. Justo cuando crees que lo has visto, desaparece.

Answer 10

Busqué en Google la “síntesis de los núcleos del universo temprano” y escogí la Nucleosíntesis del Big Bang
Realmente estás preguntando sobre la evolución temprana del universo, aunque estoy seguro de que ocurren procesos similares en los aceleradores de partículas.

Answer 11

Puedes, pero no es fácil. Tienes que conseguir que los fotones interactúen entre sí, y con la energía suficiente para hacer dos partículas complementarias. No es fácil.

Answer 12

Necesitarías mucha energía para hacer la materia.

Estoy hablando de grandes niveles de colisionadores de hadrones. Para hacer una cantidad significativa de masa a partir de energía, necesitarás que sea de un orden de más de 10 ^ 16.

Si de alguna manera logras hacer 10 ^ 16 julios, podrías terminar con un kilogramo de materia.

Answer 13

Cuando se acumula suficiente energía en un espacio muy pequeño, se crea materia y antimateria.

Cuando la energía se transforma en masa, tanto la materia como la antimateria se crean en igual cantidad.