magnitud

masa

Una medida de la cantidad de materia en un objeto, que determina su atracción gravitatoria.
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Descripción

La masa es una propiedad fundamental de la materia que cuantifica la cantidad de sustancia en un objeto y determina su resistencia a la aceleración (inercia) y su atracción gravitatoria hacia otras masas. En física, la masa se distingue del peso, que es la fuerza ejercida sobre una masa por un campo gravitatorio. La masa se conserva en sistemas aislados, lo que significa que no puede crearse ni destruirse, aunque puede convertirse en energía según la ecuación de Einstein E=mc². La unidad estándar de masa es el kilogramo, definido por un cilindro de platino-iridio hasta 2019, cuando se redefinió en términos de la constante de Planck.

Historia

El concepto de masa fue formalizado por Isaac Newton en sus 'Principia' (1687), donde distinguió la masa del peso. El principio de equivalencia fue articulado por Albert Einstein en 1907 y se convirtió en un fundamento de la relatividad general (1915). El mecanismo de Higgs fue propuesto en 1964 por Peter Higgs y otros, y el bosón de Higgs fue descubierto en el CERN en 2012.

Cómo funciona

La masa se manifiesta de dos maneras: la masa inercial, que aparece en la segunda ley de Newton (F=ma), y la masa gravitatoria, que aparece en la ley de gravitación de Newton (F=Gm₁m₂/r²). La equivalencia de estos dos tipos de masa es una piedra angular de la relatividad general, que describe la gravedad como la curvatura del espacio-tiempo causada por la masa y la energía. En física cuántica, la masa surge de las interacciones con el campo de Higgs, que otorga a las partículas elementales su masa en reposo, mientras que la mayor parte de la masa de protones y neutrones proviene de la energía de enlace de los quarks.

En la práctica

La medición de la masa es esencial en todo, desde pesar alimentos hasta determinar la masa de agujeros negros mediante lentes gravitacionales, como se describe en el artículo 'Невидимка массой в миллион Солнц'.

Dato curioso

La masa del universo visible está dominada por la materia oscura, que supera a la materia ordinaria por un factor de aproximadamente cinco, aunque su naturaleza exacta sigue siendo desconocida.

Concept graph →

Fórmulas

$$ds^2 = -\left(1 - \frac{2GM}{c^2 r}\right) c^2 dt^2 + \left(1 - \frac{2GM}{c^2 r}\right)^{-1} dr^2 + r^2 d\Omega^2$$
Describes spacetime around a spherically symmetric mass.
Qué hay en la fórmula
ds^2variablespacetime interval — intervalo espaciotemporal metre squared
dtvariablecoordinate time differential — time differential second
drvariableradial coordinate differential — radial coordinate differential metre
dΩ^2variablesolid angle element squared — elemento de ángulo sólido al cuadrado
rvariableradial coordinate — coordenada radial metre
tvariablecoordinate time — coordinate time second
GconstanteNewton's constant of universal gravitation — constante gravitacional = 6.67430e-11 cubic metre per kilogram per second squared
cconstantespeed of light in vacuum — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
Mconstantemass of the central object — masa kilogram
doperadorinfinitesimal change — differential
$$i\\hbar\\partial_t\\Psi = \\left(-i\\hbar c \\vec{\\alpha}\\cdot\\vec{\\nabla} + \\beta m c^2\\right)\\Psi$$
Relativistic quantum wave equation for spin-1/2 particles.
Qué hay en la fórmula
ΨvariableSpinor wave function — función de onda
tvariableTime — tiempo second
iconstanteSquare root of -1 — unidad imaginaria = 1
ħconstanteFundamental quantum of action — constante de Planck reducida = 1.054571817e-34 joule second
cconstanteUniversal speed limit — velocidad de la luz = 299792458 metre per second
mconstanteIntrinsic mass of the particle — masa = variable kilogram
∂_toperadorDifferentiates the wave function with respect to time — derivada parcial
∇operadorSpatial derivative vector — nabla operator
$$\rho = \frac{m}{V}$$
Density is mass divided by volume.
Qué hay en la fórmula
ρvariabledensity — densidad kilogram per cubic metre
mvariablemass — masa kilogram
Vvariablevolume — volumen cubic metre
$$T \approx \exp\left(-2\int_{z_1}^{z_2} \sqrt{\frac{2m}{\hbar^2}(V(z)-E)}\, dz\right)$$
Approximate quantum tunneling probability through a barrier.
Qué hay en la fórmula
Tvariabletunneling probability — transmission probability
z1variableleft turning point of the barrier — posición metre
z2variableright turning point of the barrier — posición metre
mvariablemass of the tunneling particle — masa kilogram
Vvariablepotential energy as a function of position — energía potencial joule
Evariableenergy of the particle — energía joule
ħconstantefundamental quantum of action divided by 2π — constante de Planck reducida = 1.054571817e-34 joule second
∫operadorsums the integrand over the interval — integral
√operadortakes the non-negative root — raíz cuadrada
expoperadorraises e to the given power — exponential
$$\Omega = \frac{1}{2m^2c^2}$$
Berry curvature for a free electron in vacuum.
Qué hay en la fórmula
\OmegavariableBerry curvature — curvatura de Berry square metre
mvariableelectron mass — masa kilogram
cvariablespeed of light in vacuum — rapidez metre per second
$$\frac{2GM}{c^2 R} \leq \frac{8}{9}$$
Maximum compactness for a stable spherical object.
Qué hay en la fórmula
Gvariablegravitational constant — constante gravitacional cubic metre per kilogram per second squared
Mvariablemass of the object — masa kilogram
Rvariableradius of the object — radio metre
cvariablespeed of light in vacuum — velocidad de la luz metre per second

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