Utgjør kjernekreftene mesteparten av atommassen?

[SeaLion]

Jeg mener å ha lest (men nå finner jeg ikke kilden) at elementærpartiklenes higgsfeltmasse bare utgjør en liten del av atommassen, og at mesteparten av atommassen skyldes bl.a fargekraften (sterk kjernekraft), altså kreftene som holder bl.a opp- og nedkvarkene samlet til protoner og nøytroner, og kreftene som holder atomkjernene samlet.

Altså at på atomnivået så utgjør E=mc²-forholdet mer enn vii er vant til på makronivået.

[SeaLion]

I en Wikipedia-artikkel hevdes det at elementærpartiklenes hvilemasse utgjør bare 2% av massen til ordinær materie.
 

Sitat

 

I partikkelfysikkens standardmodell forklarer den såkalte Higgs-mekanismen hvorfor elementærpartikler kan ha hvilemasse. Mekanismen forklarer massen som et resultat av partiklenes vekselvirkning med et allestedsnærværende kvantefelt med vakuumforventningsverdi ulik null, det såkalte Higgs-feltet. Higgs-feltet har som andre kvantefelt en assosiert partikkel som kan eksitere fra feltet, og denne er Higgs-bosonet. Higgs-bosonets eksistens bekrefter Higgs-mekanismen som igjen bekrefter standardmodellen.

Elementærpartiklenes masse utgjør imidlertid bare en liten del, rundt 2 %, av massen til ordinær materie. Resten, rundt 98 %, kommer fra energi lagret i kraftfeltet til den sterke kjernekraften.

 

kilde: https://no.wikipedia.org/wiki/Higgs-boson

Men er dette en kilde å stole på? Wikipedia-artiklene kan jo i prinsippet skrives av hvem som helst. Referansen for opplysningen henviser dog til Fermilab, som jo burde vite hva de holder på med: https://www.fnal.gov/pub/today/archive/archive_2012/today12-01-13_NutshellMassReadMore.html

Så er det virkelig sånn at ikke bare utgjør ordinær materie bare omtrent 5% av all masse i universet, mørk materie og mørk energi står for resten, men selv ordinær materie utgjøres for størstedelen av energi?

Å så fall burde ikke Big Bang være så umulig heller, når universet er så digert at det mest av alt består av tomrom, og selv det som ER noe i universet for det meste består av energi ...

Tanker?

[Flin]

Det har du rett i ja. Ta et enklere enklere eksempel, et proton. Protonet er består av tre kvarker, to opp kvarker og en ned kvark (uud). Om du legger sammen massen til disse kvarkene så får du ca 2.2*2 MeV + 4.7 MeV = 9.1 MeV (hvis vi bruker de rare enhetene til partikkelfysikker). Den totale massen til et proton er omtrent 938 MeV. Åpenbart mangler det en del og den delen kommer fra energien som er lagret i selve bindingen mellom kvarkene.

Egentlig er det ikke så mystisk. Masse slik vi er vant til å snakke om det er tett knyttet til gravitasjon. Hvis du tenker på det så tar masse plassen til ladning i klassisk gravitasjonsteori. Hvor mye masse et objekt har er viktig for hvordan det oppfører seg med tanke på tyngdekraften.

Nå, hvis du går til Einstein ligningene så ser du at på høyere side så står det en T. Dette er det vi kaller stress-energi tensoren og den forteller noe om hva som gir opphav til krumning av space-time. I denne stress-energi tensoren inngår både normal hvilemasse og energi. Det vil si at energi gir opphava til gravitasjon. Når man da studerer protonet som en partikkel og måler dens masse så får vi altså ut summen av all materien som er i et proton og energien. Du ser på protonet som en enhet og måler egenskapene til den enheten.

Personlig mener jeg dette med E=mc**2 og masse er energi greiene er litt villendene. Materie er materie og energi er energi, men de gir begge opphav til gravitasjons-masse. Består massen til et proton for det meste av energi eller er det bare en måte å snakke om protoner som enheter? I elementærpartikkel reaksjoner er ikke masse en bevart størrelse, men energi er det. Den energien vi assosierer med hvilemassen til en partikkel er gitt ved E=mc**2. Så er kanskje masse bare en form for energi som kan gå over til andre former.

Når det kommer til universets oppbygning: De tallene du har oppgitt, hva menes med masse her? Er det snakk om total massen når man måler alle atomer for seg selv eller snakkes det om massen til alle partiklene som disse atomene består av? Jeg har alltid tenkt at det er summen av elementærpartikler, men jeg har aldri sjekka det selv.

[SeaLion]

Takk for godt svar, Flin!
Det har tatt litt tid å fatte dette egentlig.

«Higgsmassen» av elementærpartiklene i atomene utgjør altså i underkant av 1% av atommassen, resten (omtrent 99%?) er «vekta» av bindingsenergien (glonene) inne i protonene og nøytronene, pluss kreftene som holder kjernen samlet og som holder avstanden til neste atom. Dette er det vi kaller kjent materie, som altså i følge kosmologene utgjør omtrent 5% av massen i universet (stjerner, planeter, svarte hull, kometer, steiner, sand. støv, gasser og frie atomer).

Omtrent fem ganger så mye (25%) utgjøres av mørk materie og hele 70% av massen i universet tilskrives den mørke energien, som igjen understreker at energi faktisk veier noe.

Når så lite av den kjente materien faktisk utgjøres av selve elementærpartiklene, så er det prlutselig veldig sannsynlig at universets opprinnelige kvark-gluon-plasma kunne være svært komprimert/tett ved universets begynnelse. Spesielt når man tar med den store tomheten mellom elementærpartiklene i atomene. I forhold til størrelsen kunne man skalert opp atomkjernen i hydrogenatomet, altså ett proton, til en vannmelon med diameter på 30 cm. I en sånn målestokk ville elektronet vært et rusk på under ½ mm med en snittavstand på over 1 km fra melonen.

[Flin]

SeaLion skrev (På 20.9.2023 den 4:11 PM):

Omtrent fem ganger så mye (25%) utgjøres av mørk materie og hele 70% av massen i universet tilskrives den mørke energien, som igjen understreker at energi faktisk veier noe.
 

Mass-energitettheten om man skal få være litt vanskelig. En kosmologiskkonstant type mørkenergi er tilsvarer vel effektivtsett en negative masse. Om man kan prike enda mer, før man sier at energi veier noe så er det viktig å definere hva man mener med vekt. Vekt er egentlig ett litt uklart begrep. Men, joda.

SeaLion skrev (På 20.9.2023 den 4:11 PM):

Når så lite av den kjente materien faktisk utgjøres av selve elementærpartiklene, så er det prlutselig veldig sannsynlig at universets opprinnelige kvark-gluon-plasma kunne være svært komprimert/tett ved universets begynnelse. Spesielt når man tar med den store tomheten mellom elementærpartiklene i atomene. I forhold til størrelsen kunne man skalert opp atomkjernen i hydrogenatomet, altså ett proton, til en vannmelon med diameter på 30 cm. I en sånn målestokk ville elektronet vært et rusk på under ½ mm med en snittavstand på over 1 km fra melonen.

 

Gitt at det var tilstanden til universet. Jeg vet ikke om det gjør ting mer sansynelig, litt usikker på hva du mener faktisk.