masse – Store norske leksikon (original) (raw)
Massen til et eple måles ved hjelp av en kjøkkenvekt. Kjøkkenvekta måler egentlig tyngden til eplet, og ikke massen. Men så lenge vi bruker kjøkkenvekta i nærheten av jordoverflata, der tyngdens akselerasjon er relativt konstant, vil vekta kjøkkenvekta kunne oppgi eplets masse.
Masse er en egenskap som alt stoff har, og som gjør at stoffet har treghet og tyngde (gravitasjon). Vanlig symbol for masse er m, og vanlig enhet for masse er kg (kilogram).
Faktaboks
Også kjent som
materie, substans
Masse inngår sammen med lengde og tid som fundamentale størrelser i alle deler av fysikken.
I de fleste enhetssystemer, for eksempel i SI-systemet og CGS-systemet, regnes massen som en grunnstørrelse og masseenheten som en grunnenhet. I Det tekniske enhetssystem regnes kraft som grunnenhet og masse som en avledet enhet.
Definisjoner
Isaac Newton definerte masse som mengden av materie og antok at det var en konstant størrelse.
Nå defineres masse på to måter:
- Som treg masse, ved Newtons andre lov K = m · a, det vil si som forholdet mellom den kraften K som virker på et legeme og den akselerasjonen a som legemet får på grunn av kraften.
- Som graviterende masse, ved Newtons gravitasjonslov K = _G · m_1_m_2/_r_2, hvor K er tiltrekningskraften mellom to legemer med (graviterende) masser _m_1 og _m_2 og avstand r. Gravitasjonskonstanten G er en universalkonstant.
Alle målinger bekrefter Newtons antagelse om at treg og graviterende masse er identiske.
Før Newtons tid kjente man ikke begrepet treg masse, og man regnet uten videre tyngden, altså vekten, av stoffet som mål for mengden stoff. Dette har ført til at ordet vekt har fått dobbel betydning. Ordet brukes både om tyngden av et legeme, som måles i kraftenheter og avhenger av gravitasjonen på det stedet man befinner seg, og massen, som måles i masseenheter. I fysikken forsøker man av den grunn å unngå betegnelsen vekt.
Relativistisk masse
I klassisk fysikk regner man at massen til et legeme er konstant. Albert Einstein viste i sin relativitetsteori at energi og masse er ekvivalente størrelser, knyttet sammen ved ligningen _E = m · c_2, der E er legemets energi, m massen og c er lysfarten i tomt rom.
Et legeme som har massen _m_0 når det er i ro, har da en energi _m_0_c_2, legemets hvileenergi. Når legemet settes i bevegelse, øker energien og derfor også massen, og når legemet beveger seg med en fart v, får det massen \[m = \frac{m_0}{\sqrt{1-\cfrac{v^2}{c^2}}}\]
Når farten v nærmer seg lysfarten, går massen mot uendelig, og lysfarten blir derfor en øvre grense som et legeme aldri kan oppnå. Lyskvanter og andre partikler som beveger seg med samme fart som lyset, kan ikke forandre farten og har ingen hvilemasse. De kalles derfor masseløse partikler. De påvirkes imidlertid av gravitasjon og kan derfor tillegges en graviterende masse lik _E/c_2.
Elementærpartiklenes masse
I følge elektrosvak teori får elementærpartikler som elektronet og de kraftbærende W- og Z-bosonene sin masse indirekte fra higgsbosonet. Elektrosvak teori er en kvantefeltteori, og feltene som representerer elementærpartiklene kobler seg til higgsfeltet i den såkalte higgsmekanismen, slik at de får masse. For sammensatte partikler som protoner og nøytroner, skyldes det meste av massen imidlertid sterke vekselvirkninger mellom kvarkene de består av. Bare omtrent 1% av deres masse skyldes massen kvarkene har fått gjennom higgsmekanismen.
Higgsmekanismen ble foreslått av Peter Higgs og Francois Englert i 1964. De fikk Nobelprisen i fysikk for dette arbeidet i 2013, etter at oppdagelsen av higgsbosonet i CERN i 2012 hadde bekreftet teorien.
Masse for et system
Massen for et system av partikler avhenger av den potensielle energien partiklene i systemet har i forhold til hverandre.
Når protoner og nøytroner bindes i en atomkjerne, avgir de potensiell energi, bindingsenergi, i form av stråling, og massen av systemet minker tilsvarende. Når en atomkjerne deler seg i en fisjonsprosess, avgir den noe av sin bindingsenergi, og sluttproduktene får mindre masse enn kjernen opprinnelig hadde. En del av massen omgjøres til stråling og kinetisk energi.
Det samme skjer ved kjemiske prosesser, men den effekten er for liten til å måles. I atomkjernereaksjoner kan masseendringen bli nær én prosent og er lett målbar.
Når en partikkel og en antipartikkel støter sammen og annihileres, blir begge partiklenes masse omgjort til strålingsenergi.
Masse, vekt, tyngde
I dagligtale brukes begrepene masse, vekt og tyngde ofte om hverandre. I fysikken er disse begrepene presist definert:
- Masse er mengden stoff gjenstanden består av
- Vekt er utslaget en gjenstand gir på en vekt
- Tyngde er kraften som jorda trekker på gjenstanden med på grunn av gravitasjon