Kann man aus Energie Masse machen?

Die Umwandlung zwischen Masse und Energie ist nicht einmal wirklich eine Umwandlung. Es ist eher so, dass Masse (oder "Massenenergie") ein Name für eine bestimmte Menge an Energie eines Objekts ist. Aber dieselbe Energie, die ihr Masse nennt, kann bei genauerem Hinsehen tatsächlich eine andere Art von Energie sein. Zum Beispiel sagen wir, dass ein Proton eine bestimmte Masse hat, ungefähr$2\times 10^{-27}\text{ kg}$. Aber wenn Sie sich die Struktur eines Protons ansehen, ist etwa die Hälfte dieser Masse (oder mehr, je nach Bedingungen) tatsächlich kinetische Energie der Gluonen.

Natürlich ist das wahrscheinlich nicht das, was Sie im Sinn hatten. Um Ihre Frage direkter zu beantworten: Es ist möglich, Materie aus zwei kollidierenden Photonen zu erzeugen, obwohl die Wahrscheinlichkeit nicht besonders hoch ist. Sie brauchen energiereiche Photonen, und zwar viele davon, um eine nennenswerte Anzahl nachweisbarer Materieteilchen zu erzeugen. Der Wikipedia- Artikel zur Erstellung von Materie enthält weitere Informationen und Links.

Ja, es ist möglich, Materie/Antimaterie-Partikel aus zwei Photonenstrahlen zu erzeugen. Das erste erfolgreiche Experiment dieser Art wurde 1997 am Stanford Linear Accelerator durchgeführt.

Hier ist eine Zusammenfassung aus der NY Times: Scientists Use Light to Create Particles

Und hier ist die wissenschaftliche Arbeit: Positron Production in Multiphoton Light-by-Light Scattering

Masse ist Energie. Es ist Energie, die von einem "Energiezentrums"-Rahmen aus beobachtet wird.

Es ist also keine „Umwandlung“ erforderlich. Ein einfaches Gedankenexperiment: Ein Photon in einer Box mit perfekt reflektierenden Spiegeln einfangen. Die Kiste wiegt mehr, wenn das Masseninkrement gleich ist$E_{photon}/c^2$. Dieses Masseninkrement führt zu einer erhöhten Trägheit der Box: Die Beschleunigung der Box mit dem Photon im Inneren erzeugt ein Ungleichgewicht bei der Impulsübertragung auf das Photon bei nachfolgenden Kollisionen.

Wie kommt es also, dass Photonen als masselos gelten? Das liegt einfach daran, dass Sie ein freies Photon nicht von seinem Energiezentrumsrahmen aus beobachten können (salopp gesagt: „Sie können mit einem Photon nicht mithalten“). Wenn sich das Photon in einer Box hin und her bewegt, können Sie die Box + Photon von seinem "Energiezentrums" -Rahmen aus beobachten, und die Masse = Energie-Äquivalenz wird offensichtlich.

Nicht viele Experimentatoren hier.

Ja, Energie kann in Masse umgewandelt werden und das einfachste Beispiel ist ein Photon, das mit dem elektrischen Feld der Elektronen des Atoms interagiert und ein Elektron-Positron-Paar erzeugt. Dies geschieht mit ziemlich hoher Wahrscheinlichkeit bei allen Wechselwirkungen, wenn Photonen durch Materie gehen, tatsächlich ist es einer der Wege, auf denen wir wissen, dass ein Photon in einer Wechselwirkung erzeugt wurde, wie in diesem Blasenkammerbild:

Beschleunigte Ladungen strahlen ab

Wir sehen Photonen, die aus dem Eltern-Elektron-Positron-Paar herauskommen, die Energie verlieren, und die Photonen erzeugen nach einem neutralen (keine Blasen) Wegintervall neue Elektron-Positron-Paare.

Die Interaktion ist

Die Wechselwirkung der Hülle außerhalb der Masse mit einem Feld (der Atome hier in der Blasenkammerflüssigkeit) ist für die Erhaltung der vier Impulse erforderlich: Das Photon hat die Masse 0, während das Paar mindestens 1 Mev (die Summe ihrer Massen) hat.

Ein geladenes Teilchen hat ein elektrisches Feld (das elektrische Energie enthält), das selbst die Masse dieses Teilchens in dem Sinne beeinflusst, dass die Masse des Teilchens höher ist als bei einem neutralen Teilchen (ein besonderes Beispiel ist das der Pionen, wo$\pi^{0}$ist leichter als die geladenen Pionen$\pi^{\pm}$). In diesem Sinne könnte man sagen, dass Energie auf die Masse wirkt und umgekehrt. Wie Einstein feststellt, sind beide stark korreliert.