Maso

Ĉi tiu artikolo temas pri fizika grando. Koncerne aliajn signifojn aliru la apartigilon Maso (apartigilo).

Maso (el la greka: μᾶζα, máza, "hordea kuko," "pastobulo") estas fizika grando de materiaj korpoj, kiu determinas ilian dinamikan konduton kiam ili estas submetitaj al influo de eksteraj fortoj.

Perkomputilinstrua prilaborado de la unukilograma specimeno konservita en Sèvres.

Ĝi ankaŭ estas mezuro de la inercio de la korpo, la rezisto al akcelado (ŝanĝo de rapideco) kiam neta forto estas aplikata. La maso de objekto ankaŭ determinas la forton de sia gravita altiro al aliaj korpoj.

Laŭlonge de la historio de fiziko, precipe de klasika fiziko, maso estis konsiderata kiel eneca propraĵo de materio, kiu povas esti reprezentita kun skalara valoro kaj kiu estas konservita dum tempo kaj spaco, restante konstanta en ĉiu izolita sistemo. Krome, la esprimo maso estis uzita por indiki du eble apartajn kvantojn: la interagado de materio kun la gravita kampo kaj la rilato kiu ligas la forton aplikitan al korpo kun la akcelo induktita sur ĝi. Tamen, la ekvivalento de la du masoj estis kontrolita en multaj eksperimentoj (jam efektivigitaj de Galileo Galilei unue).

La maso de iu korpo estas sama kie ajn ĝi estas en la universo.

En fiziko estas du manieroj ĝin difini (la ekvivalenteco de tiuj du difinoj ne estas memkomprenebla kaj nomiĝas "ekvivalentec-principo"):

• per la inerteco ligita kun ĝi aŭ
• per la kampo de gravito, kiun ĝi estigas.

Ne intermiksu la mason kaj la pezon. La pezo de iu objekto mezuras la interagadon de ĝia maso kun kampo de gravito. (La pezo estas forto.)

Pesmezurilo de 2 kg el fero uzita por pesiloj.

Ilo por mezuri mason de iu objekto estas pesilo.

En fiziko, laŭ la teorio de relativeco maso povas esti konvertita en energion, kaj inverse. En relativeco la maso de korpo ne estas fiksa grando sed dependas de la rapido de la korpo relative al la observanto, kun la diferenco nekonsiderinda ĉe rapidoj multe pli malgrandaj ol la lumrapido. La masenergia ekvivalento estas la rilato inter maso kaj energio en la ripoza kadro de sistemo, kie la du valoroj diferencas nur per konstanto kaj la mezurunuoj. La principon priskribis la fama formulo de la fizikisto Albert Einstein: $E=mc^{2}$. La formulo difinas la energion $E$ de partiklo en ĝia ripoza kadro kiel la produto de maso ($m$) kun la kvadratita lumrapido ($c^{2}$). La principo estas fundamenta por multaj kampoj de fiziko, inkluzive de nuklea kaj partikla fiziko.

En la norma modelo de partikla fiziko maso ne estas baza eco: ĝi estas formita por kelkaj el la elementaj partikloj kiel rezulto de reago kun Higgs-bosono, dum aliaj partikloj restas senmasaj, kaj por kompleksaj partikloj la maso ankaŭ inkluzivas la ligan energion de la partikloj.

Fenomenoj

Estas kelkaj diferencaj fenomenoj kiuj povas esti uzataj por mezuri mason. Kvankam kelkaj teoriuloj spekulativis, ke kelkaj el tiuj fenomenoj povus esti sendependaj unu disde alia, nuntempaj eksperimentoj ne trovis diferencon en rezultoj rilate al kiel ĝi estas mezurita:

• Inercia amaso mezuras la rezistado de objekto esti akcelita per forto (reprezentita per la rilato F = ma).
• Aktiva gravita maso determinas la forton de la gravita kampo generita de objekto.
• Pasiva gravita maso mezuras la gravitan forton faritan sur objekto en konata gravita kampo.

La maso de objekto determinas ĝian akcelon okaze de aplikita forto. La inercio kaj la inercia maso priskribas tiun proprecon de fizikaj korpoj je kvalitativa kaj kvantitativa niveloj respektive. Laŭ la dua leĝo de Newton pri movo, se korpo de fiksita maso m ricevas unusolan forton F, ĝia akcelo a estas donita per F/m. Korpomaso determinas ankaŭ la gradon laŭ kiu ĝi generas kaj estas tuŝita de gravita kampo. Se unu maskorpo m_A estas metita je distanco r (centro de maso al centro de maso) el dua maskorpo m_B, ĉiu korpo estas tuŝita de altira forto F_g = Gm_Am_B/r², kie G = 6.67 ×10−¹¹ N⋅kg−²⋅m² estas la "universala gravita konstanto". Tio estas foje referencata kiel gravita maso. Kiam necesas distingo, la aktiva kaj pasiva gravitaj masoj povas esti distingitaj. Ripetitaj eksperimentoj ekde la 17-a jarcento pruvis, ke la inercia kaj gravita masoj estas identaj; ekde 1915, tiu observado estis aligita a priori en la egalvalora principo de ĝenerala relativeco.

Partikla teorio

Higgs-bosono estas elementa partiklo kiu laŭ la norma modelo partoprenas en mekanismo de Higgs kiu donas al multaj elementaj partikloj iliajn masojn.

Partikuloj senmasaj

Partikloj, kiuj peras la fundamentajn fortojn, ne havas mason.

• La fotono, fundamenta partiklo kiu konsistigas la kvantumon de la elektromagneta kampo kaj portas la potencon de la elektromagneta forto, ne havas mason.
• La gluono, la elementa partiklo, kiu portas la forta nuklea forto, ne havas mason.
• Ĝis 1990 oni klarigis laŭ diversaj modeloj, ke neŭtrino, elementa partiklo, kiu konsistigas fotonon sen elektra ŝargo, ne havas mason. Tiun saman jaron, du esploristoj, la japana Takaaki Kajita kaj la kanada Arthur McDonald, samtempe pruvis en du malsamaj studoj, ke neŭtrinaj partikloj ja havas mason. La studoj trovis, ke la sumo de la masoj de la tri "gustoj" de la neŭtrino estas proksimume 0,12 eV. Ĉi tiu estas la plej malalta maso de iu masa partiklo. Pro tio, la du esploristoj gajnis la Nobel-premion pri fiziko en 2015.
• Gravitono, kiu estas teoria partiklo kiu portas graviton, supozeble estas senmasa.

Literaturo

• Browne, K. M. (2018). "The pre-Newtonian meaning of the word "weight"; a comment on "Kepler and the origins of pre-Newtonian mass" [Am. J. Phys. 85, 115–123 (2017)".] American Journal of Physics. 86 (6): 471–74. doi:10.1119/1.5027490. S2CID 125953814.
• Drake, S. (1979). "Galileo's Discovery of the Law of Free Fall". Scientific American. 228 (5): 84–92. Bibcode:1973SciAm.228e..84D. doi:10.1038/scientificamerican0573-84.
• Gibbs, Yvonne (31a de Marto 2017). "Teachers Learn the Difference Between Mass and Weight Even in Space". Arkivigite je 2023-03-20 per la retarkivo Wayback Machine NASA. Alirita la 20an de Marto 2023.
• Hecht, Eugene (Januaro 2006). "There Is No Really Good Definition of Mass". The Physics Teacher. 44 (1): 40–45. doi:10.1119/1.2150758.
• Kane, Gordon (4a de Septembro 2008). "The Mysteries of Mass". Scientific American. Nature America, Inc. pp. 32–39. Alirita la 5an de Julio 2013.
• G. Oas (2005). "On the Abuse and Use of Relativistic Mass". arXiv:physics/0504110.
• Okun, L.B. (1989). "The Concept of Mass" (PDF). Physics Today. 42 (6): 31–36. Bibcode:1989PhT....42f..31O. doi:10.1063/1.881171. Arkivita el la originalo (PDF) la 22an de Julio 2011.
• Rindler, W.; Vandyck, M.A.; Murugesan, P.; Ruschin, S.; Sauter, C.; Okun, L.B. (1990). "Putting to Rest Mass Misconceptions" (PDF). Physics Today. 43 (5): 13–14, 115, 117. Bibcode:1990PhT....43e..13R. doi:10.1063/1.2810555. Arkivita el la originalo (PDF) la 22an de Julio 2011.
• Sandin, T.R. (1991). "In Defense of Relativistic Mass". American Journal of Physics. 59 (11): 1032. Bibcode:1991AmJPh..59.1032S. doi:10.1119/1.16642.

Vidu ankaŭ

• pezo
• molekula maso
• milgrajna maso
• maso de Planck
• denso kaj aerdenso
• Sojla maso, la minimuma maso necesa por komenci ĉenreakcion en fiziobombo
• Filmo 21 gramoj

Eksteraj ligiloj

• “The Equivalence of Mass and Energy”, Stanford Encyclopedia of Philosophy.

• Gordon Kane The Mysteries of Mass en gazeto Scientific American 27a de Junio 2005, arkivita en [1] la 10an de Oktobro 2007.
• L.B. Okun (2002). “Photons, Clocks, Gravity and the Concept of Mass”, Nuclear Physics B: Proceedings Supplements 110, p. 151–155. doi:10.1016/S0920-5632(02)01472-X. Bibkodo:2002NuPhS.110..151O. 16733517. 

• Frank Wilczek (13a de Majo 2001) The Origin of Mass and the Feebleness of Gravity. MIT Video.

• John Baez (2012) Does mass change with velocity?.

• John Baez (2008) What is the mass of a photon?.

• Jim Baggott (27a de Septembro 2017). The Concept of Mass (video) publikigita de Royal Institution en YouTube.