¿Qué es la masa?

El lector recordará que, en la segunda ley de Newton –la que nos dice que la fuerza es igual a la masa por la aceleración, o más precisamente, que la fuerza es igual a la tasa de variación con el tiempo de la cantidad de movimiento, definida como el producto de la masa por la velocidad–, la masa es la resistencia al cambio del estado de movimiento. Es, pues, una medida de la inercia. Ante la pregunta de qué es la masa, lo primero que podemos contestar es que la masa no es, como aparentemente podría parecer, una medida de la cantidad de materia. No; es una medida de la inercia. 

Sin embargo, esto es así en la mecánica newtoniana, porque cuando nos vamos a la expresión de la fuerza en la teoría de la relatividad especial resulta que la cantidad de movimiento aparece multiplicada por el famoso factor gamma, que es la inversa de la raíz cuadrada de uno menos la velocidad al cuadrado entre la velocidad de la luz al cuadrado. Y esto complica las cosas. Porque ahora resulta que la fuerza ya no está en la dirección de la aceleración, puesto que en la derivación aparecen dos términos. No es proporcional a la aceleración, como decíamos, salvo en dos casos particulares: el del movimiento circular y el del movimiento rectilíneo.

Entonces, ¿qué es la masa? Pues podríamos decir que se trata de una propiedad dinámica de las partículas que, en el límite no relativista, o en los dos casos particulares que hemos mencionado anteriormente, da cuenta de la inercia de un cuerpo.

La masa, en un santiamén

Además, según la famosa ecuación de Einstein, la de que la energía es igual al producto de la masa por el cuadrado de la velocidad de la luz, resulta que a la masa en reposo de una partícula hay asociada una energía. Y viceversa: la energía se manifiesta también como inercia, hasta el punto de que, por ejemplo, un alto porcentaje de la masa del nucleón, compuesto por quarks, se debe a la energía de interacción a través del campo de la cromodinámica cuántica.

Por último, no podemos omitir el resultado esclarecedor, proporcionado por la teoría del mecanismo de ruptura espontánea de la simetría gauge de la teoría electrodébil, de que la masa de los fermiones, los leptones y los quarks, que son las partículas fundamentales del modelo estándar, junto a la masa de los bosones W y Z, mensajeros de la interacción débil, procede de su acoplamiento con el recientemente descubierto bosón de Higgs. De manera que la masa parece manifestarse, una vez más, a la luz de estos resultados, como una mera manifestación de la energía de una interacción.

Quedarían como cuestiones abiertas la propia naturaleza de la masa del bosón de Higgs y la definición precisa de la masa de los quarks, en tanto que, al estar siempre confinados, es decir, dada la imposibilidad de aislar un quark, la propia noción de masa para un quark depende del modelo que se considere. Y con ello creemos haber dado un repaso exhaustivo a la muy importante noción de masa. Y posiblemente lo hayamos logrado en un santiamén.