Wird das Universum Nullmasse erreichen?

Photonen haben keine Nullmasse. Sie haben eine Ruhemasse von Null . ^{Da sie niemals in Ruhe sind, haben sie eine Energie ungleich Null, was der Masse (E=mc 2} ) entspricht . (Es gibt andere Sichtweisen, wie zum Beispiel, dass ein Photon eine Masse von Null und eine Energie ungleich Null hat – aber da Masse und Energie im Grunde äquivalent sind, ist es ziemlich dasselbe. (Hier springt ein echter Physiker ein und sagt mir, dass ich falsch liege.))

Beispielsweise wird der Weg eines Lichtstrahls tatsächlich durch die Schwerkraft gebogen. Wir können dies am Gravitationslinsenphänomen sehen . Und Licht, weil es Masse/Energie hat, übt eine eigene Gravitationskraft aus, obwohl es so klein ist, dass es unter extremsten Bedingungen nicht nachweisbar ist.

Wenn die Dinge so passieren, wie Sie es beschreiben (die gesamte Masse des Universums zerfällt in Photonen), dann erreicht das Universum möglicherweise die Ruhemasse Null , aber die Erhaltung der Masse-Energie gilt immer noch.

Zwei ungleich geladene Teilchen verschwinden nicht, um zu Lichtenergie zu werden. Obwohl es so aussieht, als hätten Protonen und Elektronen entgegengesetzte Ladungen und würden sich gegenseitig aufheben, wenn sie sich treffen würden, ist dies nicht der Fall. Ein Proton besteht aus zwei Up-Quarks und einem Down-Quark. Ein Up-Quark hat eine Ladung von +2/3 und ein Down-Quark hat eine Ladung von -1/3. Ein Neutron besteht aus zwei Down-Quarks und einem Up-Quark. Die Masse und elektrische Ladung eines Down-Quarks ist die gleiche wie die Nettomasse und elektrische Ladung eines Up-Quarks in Kombination mit einem Elektron. Ein Down-Quark kann in ein Up-Quark und ein Elektron zerfallen. Ein Elektron, das auf einen Atomkern trifft, wird manchmal vom Kern absorbiert und wandelt ein Up-Quark in ein Down-Quark um, wodurch ein Proton in ein Neutron umgewandelt wird. Dies geschieht in der oberen Atmosphäre, wenn Stickstoff 14wird Kohlenstoff 14 . Der Punkt dabei ist, dass sich ein Up-Quark und ein Elektron nicht gegenseitig aufheben, da das Elektron eine negative 1-Ladung und das Up-Quark eine positive 2/3-Ladung hat. Sie beide in ein Photon umzuwandeln, würde gegen das Gesetz der Erhaltung der elektrischen Ladung verstoßen .

Lassen Sie uns einige Dinge klären.

Das Ende eines expandierenden Universums ist eine Frage der Modelle.

Der Begriff der Masse ist mit Energie als verbunden

für jedes einzelne Teilchen. E und p sind vier Vektoren, die von Lorenz-Transformationen beherrscht werden .

Für ein einzelnes Teilchen ist das der Vektor der Impulsenergie vier des Teilchens, und wenn es in Ruhe ist, ist m die Ruhemasse des Teilchens. Für mehr als ein Teilchen wird es die invariante Masse genannt, und wenn sie alle in Ruhe sind, ist es die Addition ihrer Ruhemassen. In Bewegung, was der übliche Zustand von Partikeln im Vakuum ist, wird es immer eine unveränderliche Masse für ein Agglomerat von Partikeln und sicherlich für das Universum geben.

Sogar masselose Teilchen können (in einer Gruppe) eine invariante Masse haben, wenn sie mehr als eins sind, wie die Existenz des pi0-Mesons demonstriert.

Wenn zwei ungleich geladene Teilchen einander nahe kommen, bewegen sie sich aufeinander zu und verschwinden, um zu Lichtenergie zu werden.

Dies wird nur dann geschehen, eine Vernichtung , wenn alle Quantenzahlen gleich und entgegengesetzt sind, und je nach Modell können die Trümmer massiv sein. Proton Antiproton annihilieren in viele Mesonen, die am Ende in Leptonen und Photonen zerfallen, dh Elektronen, Positronen und Neutrinos. Am Ende der Zerfallskette kann man von Endteilchen sprechen.

Im Standardmodell der Teilchenphysik zerfallen Protonen nicht. Im Standardmodell der Kosmologie wird Baryonenasymmetrie beobachtet, daher erwartet man, dass Protonen ihre Identität bis zum Ende der Zeit behalten. ABER es ist sicher, dass aufgrund kleiner Abweichungen eine Erweiterung des Standardmodells notwendig sein wird, und in diesen Erweiterungen werden Protonen zerfallen und Neutrinos (kleine) Massen haben und in diesem Fall wird alles am Ende des Zerfalls Photonen sein und Wechselwirkungsketten, Licht sehr großer Wellenlänge ( niederenergetische Photonen aufgrund der Expansion des Universums ).

Dies wurde in dem Buch nicht behandelt, aber wenn ich die Dinge nicht falsch verstanden habe (was sehr wahrscheinlich ist), wird es einen Punkt geben, an dem die gesamte Masse im Universum auf Null reduziert ist, nachdem sich alle Teilchen gepaart haben und geworden sind Photonen?

Sie haben es falsch verstanden, alle Ruhemassen einzelner Photonen werden Null sein, aber sie werden Energie und Impuls tragen (wie klein sie auch sein mögen) und sich immer mit der Geschwindigkeit c bewegen, daher wird es eine invariante Masse aus der Addition aller vier Vektoren der geben die Photonen des Universums, die Endteilchen, wenn Protonen zerfallen.