Relativna masa čestice

Godine 1905. Albert Einstein je objavio svoju teoriju relativnosti, koja je donekle promijenila ideju znanosti o okolnom svijetu. Na temelju njegovih pretpostavki dobiva se formula relativističke mase.

Posebna teorija relativnosti

Cjelokupna točka je u tome da se sustavi koji se kreću jedan prema drugom, neki procesi počinju nešto drugačije. Naime, to se izražava, na primjer, u povećanju mase s povećanjem brzine. Ako je brzina kretanja sustava mnogo manja od brzine svjetlosti (upsilon- << c = 3 middot- 10⁸ ), tada te promjene neće biti praktički primjetne, jer će teći nuli. Međutim, ako je brzina kretanja blizu brzine svjetlosti (na primjer, ona je jednaka jednoj desetini od njega), tada će se takvi pokazatelji kao tjelesna masa, dužina i vrijeme bilo kojeg procesa mijenjati. Pomoću sljedećih formula moguće je izračunati ove vrijednosti u pokretnom referentnom okviru, uključujući masu relativističke čestice.

Ovdje l₀, m₀ i t₀ - Duljina tijela, njegova masa i vrijeme procesa u stacionarnom sustavu, i upsilon- - brzina objekta.

Prema Einsteinovoj teoriji, nijedno tijelo nije sposobno razviti brzinu veću od brzine svjetlosti.

Ostatak misa

Pitanje ostatka mase relativističke čestice proizlazi upravo u teoriji relativnosti, kada se masa tijela ili čestice počinje mijenjati kao funkcija brzine. Prema tome, ostatak masa je masa tijela koja se u trenutku mjerenja nalazi u mirovanju (u odsustvu gibanja), tj. Brzina je nula.

Relativna tjelesna masa je jedan od glavnih parametara u opisu pokreta.

Načelo usklađenosti

Nakon pojave Einsteinove teorije relativnosti, potrebna je neka revizija newtonske mehanike koja se koristi za nekoliko stoljeća, koja se više ne može koristiti pri razmatranju referentnih okvira koji se kreću brzinom koja je usporediva s brzinom svjetlosti. Stoga je bilo potrebno promijeniti sve jednadžbe dinamike pomoću Lorentzovih transformacija - promjena u koordinatama tijela ili točka i vrijeme procesa pri prijelazu između inercijalnih referentnih okvira. Opis tih transformacija temelji se na činjenici da u svakom inercijskom referentnom okviru svi fizički zakoni djeluju jednako i jednako. Dakle, zakoni prirode ni na koji način ne ovise o izboru referentnog okvira.

Od Lorentzovih transformacija, glavni koeficijent relativističke mehanike, koji je gore opisan i zove se slovo alfa.

Sam po sebi korespondentni princip je dovoljno jednostavan - kaže da svaka nova teorija u nekom posebnom slučaju donosi iste rezultate kao i prethodna. Naime, u relativističke mehanike to se odražava i činjenica da je pri brzinama koje su znatno niže od brzine svjetlosti, zakoni klasične mehanike koriste.

Relativna čestica

Relativna čestica je čestica koja se kreće brzinom koja je usporediva s brzinom svjetlosti. Njihov pokret opisan je posebnom teorijom relativnosti. Tu je čak i grupa čestica čije postojanje je moguće samo tijekom vožnje pri brzini svjetlosti - to se zove čestice bez mase ili samo bez mase, budući da je ostatak masa je nula, pa je jedinstvena čestica koje nemaju nikakve slične opcije u ne-relativističke, klasične mehanike ,

To jest, ostatak mase relativističke čestice može biti jednak nuli.

Čestica se može nazvati relativistička ako njegova kinetička energija može biti usporediva s energijom izraženom sljedećom formulom.

Ova formula određuje potrebnu brzinu.

Energija čestice također može biti veća od njegove energije odmaranja - one se nazivaju ultrarelativistički.

Za opisivanje gibanja takvih čestica koristi se kvantna mehanika u općem slučaju i teorija kvantne polja za opsežniju opisu.

izgled

Takve čestice (i relativističke i ultrarelativne) postoje prirodno samo u kozmičkom zračenju, to jest, zračenju čiji je izvor izvan Zemlje, elektromagnetske prirode. Čovjek kojeg su umjetno stvorili u posebnim akceleratorima - uz pomoć njih pronađeno je nekoliko desetaka vrsta čestica, a ovaj popis se stalno ažurira. Slična instalacija je primjerice Large Hadron Collider, koji se nalazi u Švicarskoj.

Izlazi u beta raspad, elektroni ponekad mogu dostignuti dovoljnu brzinu kako bi ih klasificirali kao relativistički. Relativna masa elektrona također se može naći iz gore navedenih formula.

Koncept mase

Masa u Newtonovoj mehanici ima nekoliko obveznih svojstava:

• Gravitacijska privlačnost tijela proizlazi zbog njihove mase, koja izravno ovisi o njoj.
• Masa tijela ne ovisi o izboru referentnog okvira i ne mijenja se s promjenom.
• Inercija tijela mjeri se njezinom masom.
• Ako je tijelo u sustavu u kojem se ne odvijaju procesi i koji su zatvoreni, tada njegova masa praktički ne mijenja (osim difuzijskog prijenosa, koji se odvija vrlo sporo u krutinama).
• Masa složenog tijela sastoji se od mase svojih pojedinih dijelova.

Načela relativnosti

• Princip relativnosti Galilea.

Ovaj princip je formuliran za ne-relativističke mehanike, a izražava se na sljedeći način: bez obzira na to da li je sustav u mirovanju, ili oni čine svaki pokret, svi procesi u njima postupiti na isti način.

• Princip Einsteinove relativnosti.

Ovo načelo temelji se na dva postulata:

1. Načelo relativističke Galileje i u ovom slučaju. To jest, u bilo kojem apsolutno svi zakoni prirode rade na isti način.
2. Brzina svjetlosti je apsolutno uvijek ista u svim referentnim okvirima, bez obzira na brzinu kretanja izvora svjetlosti i zaslona (prijemnik svjetla). Da bi se dokazala ova činjenica, provedeno je nekoliko eksperimenata, što je u potpunosti potvrdilo početno nagađanje.

Misa u relativističkoj i newtonskoj mehanici

• Za razliku od newtonske mehanike, u relativističkoj teoriji masa ne može biti mjera količine materijala. A sam relativistička masa određena je nekom opširnijom metodom, ostavljajući to moguće objasniti, na primjer, postojanje čestica bez mase. U relativističkoj mehanici, posebna se pozornost posvećuje energiji, a ne masi - tj. Glavni čimbenik koji određuje bilo koje tijelo ili elementarne čestice je njegova energija ili zamah. Impuls se može pronaći sljedećom formulom.

• Međutim, ostatak masa čestice je vrlo važna značajka - njegova vrijednost je vrlo mala, a broj nestabilna, pa su pogodni za mjerenje uz maksimalnu preciznost i brzinu. Ostatak energije čestice može se pronaći sljedećom formulom.

• Slično Newtonovim teorijama, u izoliranom sustavu tjelesna masa je konstantna, tj. Ne mijenja se s vremenom. Također se ne mijenja kada se kreće iz jednog u drugu.
• Nema apsolutno nikakve mjere inercije pokretnog tijela.
• Relativna masa pokretnog tijela nije određena djelovanjem gravitacijskih sila na njemu.
• Ako je masa tijela nula, mora se nužno pomaknuti brzinom svjetlosti. Razgovor nije istinit - brzine svjetlosti mogu se postići ne samo masama bez čestica.
• Ukupna energija relativističke čestice je moguća uz pomoć sljedećeg izraza:

Priroda mase

Sve do nedavno, znanost je mislio da je masa svake čestice je uzrokovan elektromagnetskom prirodom, ali do danas je postalo poznato da se na taj način moguće je objasniti samo mali dio njega - je glavni doprinos dolazi od prirode jake interakcije, proizlazi iz elementarnih čestica. Međutim, na taj je način nemoguće objasniti masu desetak čestica čija priroda još nije razjašnjena.

Relativno povećanje mase

Rezultat svih gore opisanih teorema i zakona može se izraziti u prilično razumljivom, iako nevjerojatnom procesu. Ako se jedno tijelo pomiče u odnosu na drugu s bilo kojom brzinom, onda se mijenjaju njegovi parametri i parametri tijela unutar, ako je izvorno tijelo sustav. Naravno, pri malim brzinama to neće biti primjetno, ali taj učinak i dalje će biti prisutan.

Može se dati jednostavan primjer - drugi put u vlak koji kreće brzinom od 60 km / h. Zatim, prema sljedećoj formuli, izračunava se koeficijent promjene parametara.

Ova formula je također opisana gore. Zamjenjujući sve podatke u njega (s c asymp- 1middot-10⁹ km / h) dobivamo sljedeći rezultat:

Očito, promjena je izuzetno mala i ne mijenja radni sati tako da je vidljiva.