Relativistická hmotnost částice

V roce 1905 vydal Albert Einstein svou teorii relativity, která poněkud změnila myšlenku vědy okolního světa. Na základě svých předpokladů byl získán vzorec relativistické hmoty.

Speciální teorie relativity

Celá otázka spočívá v tom, že v systémech, které se vzájemně pohybují, probíhají nějaké procesy poněkud jinak. Konkrétně se to projevuje například při zvyšování hmotnosti s rostoucí rychlostí. Pokud je rychlost pohybu systému mnohem nižší než rychlost světla (upsilon- << c = 3 middot-10^8. ), pak tyto změny nebudou prakticky patrné, protože budou mít tendenci k nule. Nicméně, v případě, že rychlost vozidla v blízkosti rychlosti světla (např, rovná jedné desetině ní), pak takové faktory, jako je hmotnost, délka a během jakékoli změny procesu. Pomocí následujících vzorců je možné tyto hodnoty vypočítat v pohybujícím se referenčním rámci, včetně hmotnosti relativistické částice.

Tady l₀, m₀ a t₀ - Délka těla, jeho hmotnost a doba procesu v stacionárním systému a upsilon- - rychlost objektu.

Podle Einsteinovy ​​teorie není žádné tělo schopné vyvinout rychlost větší než rychlost světla.

Zbytek mas

Otázka zbytkové hmotnosti relativistické částice vzniká přesně v teorii relativity, kdy se hmotnost tělesa nebo částice začíná měnit jako funkce rychlosti. Zbytek hmoty je tedy hmotností těla, která je v okamžiku měření v klidu (bez pohybu), tj. Jeho rychlost je nulová.

Relativistická tělesná hmotnost je jedním z hlavních parametrů popisu pohybu.

Zásada shody

Po objevení Einsteinovy ​​teorie vyžadují určitou revizi použit pro několik století Newtonovy mechaniky, která nemohla být použita při posuzování vztažné soustavy, pohybující se rychlostí srovnatelnou s rychlostí světla. Proto vše, co se pro změnu dynamických rovnic pomocí transformace Lorentz - změna tělo souřadnic nebo bod a čas, kdy se proces přechodu mezi inerciálních referenčních systémů. Popis těchto transformací je založen na skutečnosti, že všechny fyzické zákony fungují shodně a rovnoměrně v každém referenčním referenčním rámci. Zákony přírody tak v žádném případě nezávisí na volbě referenčního rámce.

Z transformací Lorentz je hlavní koeficient relativistické mechaniky, který je popsán výše a nazývá se dopisem alfa-.

Samotný korespondenční princip je dostatečně jednoduchý - říká, že nová teorie v konkrétním konkrétním případě přinese tytéž výsledky jako předchozí. Konkrétně v relativistické mechaniky se to odráží tím, že při rychlostech, které jsou mnohem menší než rychlost světla, se používají zákony klasické mechaniky.

Relativistické částice

Relativistická částice je částice, která se pohybuje rychlostí srovnatelnou s rychlostí světla. Jejich pohyb je popsán speciální teorií relativity. K dispozici je i skupina částic, jejichž existence je možná pouze při jízdě při rychlosti světla - to se nazývají částice bez hmoty nebo prostě massless, protože zbytek hmoty je nula, tak to je jedinečné částice, které nemají žádné podobné možnosti v non-relativistické, klasické mechaniky .

To znamená, že zbytek hmoty relativistické částice může být rovna nule.

Částka může být nazývána relativistická, pokud její kinetická energie může být srovnatelná s energií vyjádřenou následujícím vzorcem.

Tento vzorec určuje potřebnou rychlost.

Energie částice může být také větší než její zbytková energie - tyto se nazývají ultrarelativistické.

K popisu pohybu takových částic se používá kvantová mechanika v obecném případě a kvantová teorie pole pro rozsáhlejší popis.

Vzhled

Takové částice (relativistické i ultrarelativistické) existují přirozeně pouze v kosmickém záření, tj. Záření, jehož zdroj je mimo Zemi, elektromagnetické povahy. Člověk jsou uměle vytvořeni u speciálních urychlovačů - pomocí nich bylo nalezeno několik desítek druhů částic a tento seznam je neustále aktualizován. Podobná instalace je například Large Hadron Collider, která se nachází ve Švýcarsku.

Vynořil se beta rozpadu, elektrony mohou někdy dosáhnout dostatečné rychlosti, aby je klasifikovaly jako relativistické. Relativistická hmotnost elektronu lze nalézt také z výše uvedených vzorců.

Pojem hmoty

Hmotnost v Newtonově mechanice má několik povinných vlastností:

• Gravitační přitažlivost těl vznikají kvůli jejich hmotě, která přímo závisí na tom.
• Hmotnost těla nezávisí na volbě referenčního rámce a při jeho změně se nezmění.
• Setrvačnost těla je měřena jeho hmotností.
• Pokud je těleso uloženo v systému, ve kterém žádné procesy se nevyskytují, a který je uzavřen, jeho hmotnost bude prakticky žádná změna (s výjimkou pro přenos difúze, která v sušině je velmi pomalu).
• Hmotnost složeného těla se skládá z hmotností jeho jednotlivých částí.

Principy relativity

• Princip relativity Galileo.

Tento princip byl formulován pro non-relativistické mechaniky, a je vyjádřen následujícím způsobem: bez ohledu na to, zda je systém v klidu, nebo žádný pohyb, všechny procesy v nich postupovat stejným způsobem.

• Princip Einsteinovy ​​relativity.

Tento princip je založen na dvou postulátech:

1. Princip galilejské relativity a v tomto případě. To znamená, že v každém Zákonu fungují všechny zákony přírody stejným způsobem.
2. Rychlost světla je absolutně vždy stejná ve všech referenčních rámcích, bez ohledu na rychlost pohybu světelného zdroje a obrazovky (přijímač světla). Abychom dokázali tuto skutečnost, bylo provedeno několik experimentů, které zcela potvrdily počáteční odhad.

Hmotnost v relativistické a newtonské mechaniky

• Na rozdíl od Newtonovy mechaniky, v relativistické teorii nemůže být hmotností míra množství materiálu. A relativistická masa sama je určena nějakou rozsáhlejší metodou, která umožňuje vysvětlit například existenci částic bez hmoty. V relativistické mechanice, se zaměřením na energie, spíše než hmotnost - to je hlavní determinantou jakéhokoli orgánu nebo elementárních částic, je jeho energie nebo hybnosti. Impuls lze nalézt následujícím způsobem.

• Zbývající hmotnost částic je však velmi důležitou vlastností - její hodnota je velmi malé a nestabilní číslo, takže se měření blíží maximální rychlosti a přesnosti. Zbytek energie částice lze nalézt podle následujícího vzorce.

• Podobně jako Newtonovy teorie, v izolovaném systému je tělesná hmotnost konstantní, to znamená, že se časem nemění. Při přechodu z jednoho CO do jiného se také nezmění.
• Neexistuje absolutně žádná míra setrvačnosti pohybujícího se těla.
• Relativistická hmotnost pohybujícího se těla není určována působením gravitačních sil na ni.
• Je-li hmotnost těla nulová, musí se nutně pohybovat rychlostí světla. Konverzace není pravdivá - rychlosti světla lze dosáhnout nejen bezhmotnými částicemi.
• Celková energie relativistické částice je možná pomocí následujícího výrazu:

Povaha hmoty

Až do nedávné doby, věda se předpokládalo, že hmotnost jakékoliv částice je způsoben elektromagnetické povahy, ale do dnešního dne vyšlo najevo, že tímto způsobem je možné vysvětlit jen malou část z toho - je hlavním přínosem pochází z povahy silné interakce, vyplývající z gluonů. Tímto způsobem je však nemožné vysvětlit hmotu tuctu částic, jejichž povaha ještě nebyla objasněna.

Relativistické zvýšení hmotnosti

Výsledek výše uvedených vět a výše popsaných zákonů lze vyjádřit v poměrně srozumitelném, i když úžasném procesu. Pokud se jedno tělo pohybuje relativně k jinému s jakoukoliv rychlostí, změní se jeho parametry a parametry těles, které jsou uvnitř, pokud je původní těleso systémem. Samozřejmě, že při nízkých rychlostech to nebude nápadné, ale tento účinek bude stále přítomen.

Jeden může dát jednoduchý příklad - jiný čas ve vlaku pohybující se rychlostí 60 km / h. Potom se podle následujícího vzorce vypočte koeficient změn parametrů.

Tento vzorec byl také popsán výše. Nahradit do něj všechna data (c asymp-1middot-10^9. km / h), získáváme následující výsledek:

Je zřejmé, že změna je velmi malá a nezmění výkonnost hodin tak, aby byla viditelná.