Transformación y Materialización
Si tanto la materia como la energía tienen masa y peso, ¿pueden transformarse la una en la otra? ¿Son realmente formas diferentes de una sustancia? Algunos filósofos antes de Einstein pensaron que una sola sustancia subyace tanto la materia como al movimiento, pero no pudieron probar sus ideas. Einstein previó formas de convertir la energía en materia y viceversa. Nos dijo exactamente cuánta energía necesitamos para hacer una determinada cantidad de materia y cuánta energía podemos obtener de la materia. Describió como él llegó a esa conclusión:
El resultado más importante de la teoría especial de la relatividad se refería a las masas inertes de los sistemas corporales. Resultó que la inercia de un sistema depende necesariamente de su contenido de energía, y esto llevó directamente a la noción de que la masa inerte es simplemente energía latente. El principio de la conservación de la masa perdió su independencia y se fusionó con el de la conservación de la energía.[i]
[i] Einstein, Albert, “¿Cuál es la teoría de la relatividad?”, The London Times, 28 de noviembre de 1919, reimpreso en Albert Einstein, Ideas and Opinions (Nueva York: Wings Books, 1954), pág. 230.
A través de la teoría especial de relatividad de Einstein llegamos a comprender cómo la materia puede convertirse en energía y viceversa.
La conversión de la materia en la energía no ocurre en fuego química. En esas reacciones, se libera energía de enlace.
En la fisión nuclear....
Hay otro tipo de combustión, la fusión nuclear, que combina pequeños núcleos en otros más grandes. En la fusión nuclear, se convierten ciertas partículas subatómicas completamente en energía.
Los físicos inventaron los ciclotrones, máquinas que hacen girar electrones una y otra vez, cada vez un poco más rápido, y los aceleran a velocidades muy altas. Cuando las partículas chocan contra otras a una velocidad suficientemente alta, las partículas pueden desaparecer por completo y liberar energía en forma de rayos X muy energéticos. Los ciclotrones y otros instrumentos que aceleran partículas han demostrado repetidamente que la energía puede convertirse en materia (materializarse) y que la materia puede convertirse en energía.
La teoría de relatividad especial está abundantemente confirmada y se ha convertido en una ley de la naturaleza. Seguimos diciendo la “teoría” de la relatividad de Einstein porque él no hizo los experimentos que la confirmaron. A Einstein le gustaba proponer “experimentos mentales”, pero dejaba los experimentos de laboratorio a otros.
La fórmula de Einstein, E = mc², nos dice que una cantidad dada de energía E es equivalente a una cantidad de masa m.
Diferentes tipos de rayos y materialización en el espacio "vacío"
La materia está compuesto de partículas subatómicas como neutrones, protones y electrones. Neutrones son ligeramente más pesados que protones, y protones pesan 1830 veces más que electrones. Los rayos electromagnéticos son las ondas de energía llamadas fotones.
El peso y la energía de un fotón son directamente proporcionales a la rapidez de vibración de los rayos.
Los fotones pueden producir partículas si la masa equivalente de los fotones es al menos tan grande como la masa de las partículas. Dado que c² es un número grande, necesitamos fotones muy energéticos para producir partículas de poca masa.
Los rayos X tienen los fotones más energéticos que los científicos pueden producir con equipos de laboratorio. Los rayos gamma de baja energía son idénticos a los rayos X, pero el término "rayos gamma" se refiere a los rayos de fuentes naturales. Algunos rayos gamma tienen fotones que son mucho más energéticos que los fotones de rayos X más energéticos que podemos producir. Para materializarse, los rayos deben ser al menos tan energéticos como los rayos X energéticos que los físicos generan con ciclotrones o aceleradores lineales.
Un solo rayo no puede materializarse por sí solo. Dos rayos, o un rayo y una partícula, deben colisionar para materializarse. Si hay una partícula presente, entonces el espacio no está vacío, así que describamos primero la colisión de dos rayos en el espacio vacío. Cuando los rayos gamma o los rayos X energéticos chocan, convierten parte o la totalidad de su energía en partículas. Las partículas pueden ser componentes de átomos, como protones, neutrones y electrones, u otras partículas menos conocidas. No podemos ver los átomos porque los átomos son 5 000 veces más pequeños que las ondas de luz. Las partículas subatómicas son aún más pequeñas. Durante la colisión, parte de la energía original puede convertirse en energía cinética, la energía de los objetos en movimiento. De ser así, las partículas partirán del escenario de su materialización a gran velocidad. Si queda algo de la energía original, viajará como uno o más fotones de menor energía. Los fotones continúan chocando y fracturando hasta que les falta energía suficiente para materializarse.
Los rayos suficientemente energéticos se vuelven visibles cuando chocan, se fracturan y se materializan parcialmente como partículas. Las partículas deben formar átomos, y los átomos deben combinarse en gran número antes de que haya material visible. La energía restante puede ser rayos X suaves, rayos ultravioletas, luz o calor. Sólo los rayos de luz son visibles.
Un electrón tiene la masa más baja de las tres partículas subatómicas más comunes. Su masa es equivalente a la energía de los fotones de rayos X duros que usamos para tratar el cáncer, mucho más que la energía de los fotones de rayos X más suaves que usamos para el diagnóstico médico. Los fotones de luz visible son demasiado débiles para producir electrones, y mucho menos pueden producir protones o neutrones. Los fotones de calor, luz, rayos ultravioleta y rayos X suaves son demasiado débiles para materializarse.
Los rayos de luz son visibles y hacen que otras cosas sean visibles. Todos los demás rayos son invisibles, o sea, transportan energía en la oscuridad.
Cuando los médicos toman una imagen de rayos X, envían un poderoso pulso de energía a través del cuerpo del paciente. Los rayos X exponen la película, pero el paciente no ve nada. Para el paciente, las radiografías son oscuras.
Como podemos ver las estrellas, sabemos que la luz puede viajar en el espacio. Decimos que el espacio está vacío cuando no contiene materia, pero el espacio vacío siempre contiene la energía del calor y de cualquier luz o rayos gamma en tránsito. Nunca hemos sido capaces de hacer un espacio tan frío y oscuro que no tenga energía en absoluto. Los rayos electromagnéticos pueden existir en el espacio vacío, y allí pueden hacer materia.