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El Autor – Rozánov Oleg Nicoláevich
Las traducciones de los títulos, de los artículos, de los libros, de las citaciones y declaraciones de los científicos – posiblemente no coinciden letra a letra con las traducciones oficiales, si tal existieran.
Si se desea ser reconocido como científico,
conviene transformar lo simple en complejo,
lo complejo en muy complejo,
y lo muy complejo en casi imposible
de comprender para los demás.
Poema danés del siglo XVII.
Este artículo surge tras revisar diversas interpretaciones de algunos «especialistas en física básica» que intentan explicar el significado fundamental de una constante física o de una ley de la naturaleza: la equivalencia entre energía y masa contenida en un cuerpo físico. Algunos relacionan esta magnitud con el origen del Universo, mientras que otros sostienen que la fórmula es válida únicamente para cuerpos en reposo, entre otras posturas.
La comprensión de la equivalencia entre energía y masa inercial —o del incremento relativista de la masa en partículas elementales—, incluso entre individuos con formación académica, suele derivar en una confusa combinación de terminología científica y explicaciones carentes de rigor. Sin embargo, el coeficiente de equivalencia (C²) no es más que una constante universal, semejante en su carácter a la relación entre la circunferencia y su diámetro, expresada por el número π.
Esto sugiere que el proceso educativo en física, al fomentar un pensamiento excesivamente abstracto basado en nociones secundarias, permite la proliferación de interpretaciones especulativas. Ejemplos de ello son la manera en que se presentan como certezas el «descubrimiento del bosón de Higgs» o la propuesta de un quinto y un sexto tipo de interacción fundamental. Dichas interpretaciones, a menudo sostenidas con fondos públicos, prosperan en gran medida debido a que amplios sectores sociales carecen de una comprensión de las regularidades físicas más elementales.
Por esta razón, para los lectores genuinamente interesados, propongo una explicación clara y accesible de por qué (C²) constituye únicamente un número o coeficiente que relaciona energía y masa. Asimismo, confío en que esta exposición sea comprensible tanto para estudiantes como para responsables políticos, pues en la actualidad un dirigente carente de cultura técnica difícilmente puede evitar convertirse en un lastre social.
Constantes físicas.
La energía puede expresarse en el Sistema Internacional (SI) mediante julios (J) y electrón-voltios (eV), esta última habitual en la física de partículas de altas energías
1(eV) = 1,6021892 × 10⁻¹⁹ (J).
Esta relación constituye una constante física aceptada internacionalmente; véase Metrología cuántica y constantes fundamentales, Ed. Mir, Moscú, 1981.
1. Electrón — positrón
-
Energía de masa en reposo:
0,5110034 × 10⁶(eV).
-
Masa en reposo (SI):
9,1095344 × 10⁻³¹(kg).
Protón — antiprotón
-
Energía de masa en reposo:
938,2796 × 10⁶(eV).
-
Masa en reposo (SI):
1,672648 × 10⁻²⁷(kg).
Convertimos ahora estas energías a julios:
-
Electrón — positrón:
0,5110034 × 106(eV) × 1,6021892 × 10-19(j)
= 0,81872412864328 × 10-13(j).
-
Protón — antiprotón:
938,2796 × 106(eV)× 1,6021892 × 10-19(j)
= 1503,30144170032 × 10-13(j).
Relación entre energía y masa:
E / m = C2,
-
Electrón — positrón:
0,818724128 × 10-13(j) / 9,109534439 × 10-31(kg)
= 0,0898755182 × 1018 = 8,98755182 × 1016(m2/seg2).
-
Protón — antiprotón:
1503,30144 × 10-13(j) / 1,6726484 × 10-27(kg)
= 898,755182 × 1014 = 8,98755182 × 1016(m2/seg2).
Se observa que, en ambos casos, la relación energía/masa es igual al cuadrado de la velocidad de la luz (C²).
Cuerpos en movimiento.
El incremento de la masa relativista se expresa mediante la ecuación:
Δm = T / C²
donde T representa la energía cinética del objeto en movimiento.
De este modo, el aumento de masa también resulta proporcional al cuadrado de la velocidad de la luz.
Conclusión.
La energía total de un cuerpo físico se compone de:
-
la energía de reposo,
-
la energía de enlace de partículas y átomos,
-
y la energía cinética debida al movimiento.
Dado que tanto la suma de las masas en reposo como el incremento relativista de la masa son proporcionales a C², la equivalencia energía–masa resulta válida tanto para cuerpos en reposo como en movimiento:
E = m(m’) × C2.
Cabe señalar que la elementalidad de protones y electrones no es absoluta: los cálculos sugieren que podrían estar constituidos por estructuras fractales comunes. Sin embargo, en ausencia de evidencia experimental de la desintegración espontánea del protón en quarks, resulta metodológicamente razonable considerarlos como partículas elementales dentro de los límites del conocimiento humano actual.
Así, se puede concluir que toda especulación en torno al coeficiente (C²), imprescindible para el cálculo de la masa inercial o de los incrementos relativistas de masa, así como de la energía asociada a cualquier objeto físico, queda debidamente aclarada y cerrada.
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