Masa obiectelor familiare, inclusiv a corpului uman, este alcătuită în principal din energie, conform principiilor fizicii moderne. Această constatare derivă din înțelegerea structurii subatomice a materiei și din relația dintre masă și energie, descrisă de ecuația E=mc² a lui Albert Einstein.
Materia este compusă din atomi, care conțin un nucleu format din protoni și neutroni, înconjurat de electroni. Protronii și neutronii, la rândul lor, sunt alcătuiți din particule fundamentale numite quarcuri. Masa electronilor este foarte mică în comparație cu cea a nucleului atomic.
De asemenea, suma maselor individuale ale quarcurilor dintr-un proton sau neutron reprezintă doar o mică fracțiune din masa totală a protonului sau neutronului respectiv.
Aproximativ 99% din masa protonilor și neutronilor, și prin extensie, din masa majorității materiei, nu provine direct de la masa quarcurilor componente. Ea rezultă din energia asociată acestor quarcuri. Această energie are două componente principale.
Prima este energia cinetică a quarcurilor, care se mișcă cu viteze foarte mari în interiorul protonilor și neutronilor. A doua este energia de legătură, asociată interacțiunii nucleare tari, forța fundamentală care menține quarcurile legate între ele.
Conform ecuației E=mc², această energie cinetică și de legătură contribuie la masa totală a protonilor și neutronilor. Se menționează frecvent câmpul Higgs, confirmat experimental în 2012 prin descoperirea bosonului Higgs la CERN, ca fiind sursa masei.
Câmpul Higgs conferă într-adevăr masă particulelor fundamentale, precum electronii și quarcurile. Totuși, contribuția masei intrinseci a acestor particule elementare la masa totală a obiectelor macroscopice este minoră.
Rolul predominant în generarea masei materiei obișnuite îl are energia asociată quarcurilor din protoni și neutroni. Această perspectivă modifică înțelegerea naturii materiei.
Masa percepută a obiectelor nu este doar o proprietate intrinsecă a particulelor constituente, ci mai degrabă o manifestare a energiei conținute în sistemele subatomice.
Studiul acestor fenomene este unul dintre obiectivele acceleratoarelor de particule, cum ar fi Large Hadron Collider (LHC) de la CERN, unde coliziunile la energii înalte permit investigarea detaliată a originii masei și a proprietăților fundamentale ale materiei.
Înțelegerea faptului că masa este predominant o formă de energie nu modifică interacțiunile cotidiene cu lumea fizică, dar oferă o perspectivă fundamentală asupra compoziției universului, indicând că soliditatea și greutatea materiei sunt proprietăți emergente guvernate de legile fizicii la scară subatomică.
