Enunciado
Física - Eisberg e Resnick - Física quântica- Ed: 1º - Capítulo 1.Questões - Ex. 14
As partículas elementares parecem ter um conjunto discreto de massas de repouso. Pode-se encarar esse fato como uma quantização da massa?
Passo 1
Se você leu a discussão da questão 13, provavelmente o que passou pela sua cabeça é:
“Se as partículas têm carga bem definida e isso leva à quantização da carga elétrica, o mesmo deve ocorrer com a massa, certo?”
Esse raciocínio é perfeitamente lógico, mas esquece de considerar um ponto muito importante: massa é energia!
O raciocínio exposto acima é perfeitamente válido se estivermos falando apenas da massa de repouso, mas ele deixa de valer quanto falamos de um conjunto de partículas interagindo entre si, que corresponde a matéria macroscópica.
Passo 2
Se pegarmos um próton e um elétron separadamente e medirmos suas massas e somarmos, encontraremos um resultado diferente da massa de um átomo de hidrogênio, que nada mais é do que um próton interagindo com um elétron. As massas não deveriam ser iguais? Por que elas são diferentes?
Quando consideramos o sistema próton + elétron interagindo, temos que separar as energias de repouso das partículas das energias cinéticas delas, ambas vão ter uma contribuição na massa do átomo (sistema próton + elétron), já que pela relatividade restrita massa se converte em energia e vice-versa.
Por isso não podemos falar na quantização da massa apesar das massas de repouso das partículas serem propriedades intrínsecas delas, diferentemente do que podíamos fazer para a carga elétrica.
Resumindo: se a gente pegar um pedaço de ferro e contar todas as partículas que têm nele e somar suas massas de repouso, vamos encontrar um resultado diferente do que a medição da massa do pedaço de ferro por uma balança precisão. Esse resultado parece meio maluco, mas é ele que está por trás das reações nucleares de fusão e fissão.
Resposta
Não, temos que considerar também as energias cinéticas das partículas, o que contribui para a massa de sistemas macroscópicos.