Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζεται η έννοια της μάζας όπως την αντιλήφθηκε ο άνθρωπος ανά τους αιώνες μέσα από την ιστορία των φυσικών επιστημών. Αρχικά γίνεται μια σύντομη αναφορά από την Αρχαιότητα έως τον Μεσαίωνα και ακολούθως εξετάζεται αναλυτικά η έννοια της αδρανειακής και βαρυτικής μάζας στο κλασικό μοντέλο της Μηχανικής. Έπειτα παρουσιάζεται και αναλύεται η έννοια της ηλεκτρομαγνητικής μάζας που, για χάρη της Ειδικής Σχετικότητας ξεπεράστηκε και αντικαταστάθηκε από την έννοια της σχετικιστικής μάζας, ενώ εξετάζουμε ενδελεχώς την ισοδυναμία μάζας-ενέργειας καθώς και την ισοδυναμία αδρανειακής-παθητικής βαρυτικής μάζας που αποτέλεσε καθοριστικό παράγοντα στην ανάπτυξη της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Στη συνέχεια περνάμε στην Κβαντική Θεωρία Πεδίων και στον Μηχανισμό Higgs, όπου παρουσιάζεται αναλυτικά ο τρόπος με τον οποίο ο Μηχανισμός προσδίδει μάζα στα σωματίδια είτε με αλλά και χωρίς σπάσιμο συμμετρίας. Τέλος, η ανακάλυψη των ταλαντώσεων των νετρίνων και συνεπώς η απόδειξη ότι αυτά έχουν μάζα, άνοιξε νέους δρόμους στην επιστημονική έρευνα και απέφερε το Νόμπελ Φυσικής το 2015 στους δυο επικεφαλής των ερευνητικών προγραμμάτων στους ανιχνευτές Super-Kamiokande και SNO. Εκτός του χρονικού της ανακάλυψης αλλά και του απαραίτητου θεωρητικού υπόβαθρου, περιγράφεται και ένα μηχανικό ανάλογο που καθιστά την κατανόηση του φαινομένου προσιτή ακόμα και σε μαθητές Λυκείου, καθότι οι προαπαιτούμενες γνώσεις κατέχονται ήδη από τους μαθητές.
This thesis presents the concept of mass as perceived by man throughout the history of natural sciences. Starting from a brief reference to Antiquity and the Middle-Ages, we proceed to a thorough analysis of the inertial and gravitational mass in Classical physics. Afterwards, we examine the concept of electromagnetic mass, which was replaced by relativistic mass thanks to Special Relativity, while we also study both the mass-energy equivalence and the equivalence of inertial and passive gravitational mass that played a determinative role in the development of the General Theory of Relativity. Next we move on to the Quantum Field Theory and the Higgs mechanism, thoroughly presenting how the Mechanism causes the particles to obtain mass, either applying symmetry breaking or not. Finally, the discovery of neutrino oscillations, which proves that neutrinos have mass, profoundly affected scientific research and granted the Nobel Prize in Physics 2015 to the leaders of the Super-Kamiokande and the SNO experiments respectively for their research programs. Apart from a chronicle of the discovery and the essential theoretical background, a mechanical analog is also described to ensure the phenomenon can easily be apprehended even by high school students who already obtain the prerequisite knowledge.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
