Релативистичната маса на частицата

През 1905 г. Алберт Айнщайн публикува своята теория за относителността, която донякъде променя идеята за науката за околния свят. Въз основа на неговите допускания, се получава формулата на релативистичната маса.

Специална теория на относителността

Целият въпрос е, че в системите, които се движат една спрямо друга, процесите протичат по някакъв друг начин. По-конкретно, това се изразява например в увеличаване на масата с нарастваща скорост. Ако скоростта на движение на системата е много по-малка от скоростта на светлината (upsilon- << с = 3 middot- 10⁸ ), тогава тези промени няма да бъдат практически забележими, тъй като те ще са склонни към нула. Въпреки това, ако скоростта на превозното средство в близост до скоростта на светлината (например, равни на една десета от него), след това такива фактори като тегло, дължина и време за всяка промяна на процеса. С помощта на следните формули е възможно да се изчислят тези стойности в движеща се референтна рамка, включително масата на релативистична частица.

Ето го₀, m₀ и т₀ - Дължината на тялото, неговата маса и времето на процеса в стационарната система и - скоростта на обекта.

Според теорията на Айнщайн никое тяло не може да развие скорост, по-голяма от скоростта на светлината.

Остатъчна маса

Въпросът за остатъчната маса на релативистичната частица възниква точно в теорията на относителността, когато масата на тялото или частицата започва да се променя като функция на скоростта. Съответно останалата маса е масата на тялото, която в момента на измерването се намира в покой (при липса на движение), т.е. неговата скорост е нула.

Релативистичната телесна маса е един от основните параметри в описанието на движението.

Принцип на съответствие

След появата на теорията на Айнщайн изисква известно преразглеждане използва за няколко века Нютоновата механика, която не може да се използва, когато се вземат предвид референтните рамки, движещи се със скорост, сравнима със скоростта на светлината. Ето защо, всичко необходимо, за да се промени динамичните уравнения с помощта на трансформацията на Лоренц - промяна на тялото на координати или точка и време, когато в процеса на преход между инерционни еталонни системи. Описанието на тези трансформации се основава на факта, че във всяка инерционна референтна рамка всички физически закони действат еднакво и еднакво. По този начин законите на природата по никакъв начин не зависят от избора на референтната рамка.

От Lorentz трансформациите, основният коефициент на релативистична механика, който е описан по-горе и се нарича буква алфа.

Самият принцип на кореспонденция е достатъчно прост - се казва, че всяка нова теория в конкретен конкретен случай ще доведе до същите резултати като предишната. По-специално в релативистичната механика това се отразява от факта, че при скорости, които са много по-малко от скоростта на светлината, се използват законите на класическата механика.

Релативистична частица

Релативистичната частица е частица, която се движи със скорост, сравнима със скоростта на светлината. Тяхното движение се описва от специална теория на относителността. Има дори група от частици, чието съществуване е възможно само по време на шофиране със скоростта на светлината - те се наричат ​​частиците без маса или просто безтегловни, тъй като останалата част от масата е нула, така че е уникален частици, които не разполагат с никакви подобни възможности в нерелативистката, класическата механика ,

Тоест останалата маса на релативистичната частица може да бъде равна на нула.

Частицата може да се нарече релативистична, ако нейната кинетична енергия може да бъде сравнима с енергията, изразена чрез следната формула.

Тази формула определя необходимото скоростно състояние.

Енергията на една частица също може да бъде по-голяма от нейната остатъчна енергия - те се наричат ​​ултрарелативистични.

За да се опише движението на такива частици, се използва квантовата механика в общия случай и теорията на квантовото поле за по-подробно описание.

вид

Такива частици (релативистични и ултрарелавистични) съществуват естествено само в космическото излъчване, тоест радиация, чийто източник е извън Земята, с електромагнитна природа. Човек те са създадени изкуствено в специални ускорители - с помощта на тях са намерени няколко дузини вида частици и този списък постоянно се актуализира. Подобна инсталация е например Large Hadron Collider, разположена в Швейцария.

Възникна в бета гниене, електроните понякога могат да достигнат достатъчна скорост, за да ги класифицират като релативистични. Релативистичната маса на електрона може да бъде намерена и от горните формули.

Концепцията за масата

Масата в механиката на Нютон има няколко задължителни свойства:

• Гравитационното привличане на телата възниква поради тяхната маса, която пряко зависи от нея.
• Масата на тялото не зависи от избора на референтната рамка и не се променя с промяната.
• Инерцията на тялото се измерва с неговата маса.
• Ако тялото се съхранява в система, в която не процеси не се срещат и която е затворена, неговата маса ще бъде почти без промяна (с изключение на прехвърлянето на дифузия, които в твърди вещества е много бавно).
• Масата на съставното тяло се състои от масите на отделните части.

Принципи на относителността

• Принцип на относителността на "Галилео".

Този принцип е формулиран за нерелативистката механика, и се изразява, както следва: независимо от това дали системата е в покой, или те правят всяко движение, всички процеси в тях да продължат по същия начин.

• Принципът на относителността на Айнщайн.

Този принцип се основава на два постулата:

1. Принцип на Галилеевата относителност се използва и в този случай. Това означава, че във всяко СВО абсолютно всички закони на природата работят по същия начин.
2. Скоростта на светлината е абсолютно винаги еднаква във всички еталонни рамки, независимо от скоростта на движение на източника на светлина и на екрана (приемника на светлината). За да докажат този факт, бяха извършени редица експерименти, които напълно потвърдиха първоначалното предположение.

Маса в релативистичната и Нютоновата механика

• За разлика от Нютоновата механика, в релативистичната теория масата не може да бъде мярка за количеството материал. И самата релативистична маса се определя от някакъв по-обширен метод, който позволява да се обясни например съществуването на частици без маса. В релативистичната механика, с акцент върху енергийната а не маса - това е основният определящ фактор за всяка организация или елементарна частица, е неговата енергия или инерция. Импулсът може да се намери по следната формула.

• Въпреки това, масата на частицата почивка е една много важна функция - стойността му е много малък, а броят на нестабилна, така че са подходящи за измервания с максимална точност и бързина. Останалата енергия на частицата може да се намери по следната формула.

• Подобно на теориите на Нютон, в изолирана система телесната маса е постоянна, т.е. не се променя с течение на времето. Той също така не се променя при преминаване от един СО към друг.
• Няма абсолютно никаква инерционна мярка за движещото се тяло.
• Релативистичната маса на движещото се тяло не се определя от действието на гравитационните сили върху него.
• Ако масата на тялото е нула, то непременно трябва да се движи със скоростта на светлината. Обратното не е вярно - скоростите на светлината могат да бъдат постигнати не само от безгредови частици.
• Общата енергия на релативистичната частица е възможна с помощта на следния израз:

Естеството на масата

Доскоро науката е смятало, че масата на всяка частица е причинена от електромагнитно природата, но до този момент стана известно, че по този начин е възможно да се обясни само една малка част от него - е основният принос идва от естеството на силното взаимодействие, произтичащо от глуони. По този начин е невъзможно да се обясни масата на десетина частици, чиято същност все още не е изяснена.

Релативистичното увеличение на масата

Резултатът от всички теореми и закони, описани по-горе, може да бъде изразен в доста разбираем, макар и невероятен процес. Ако едно тяло се движи спрямо друга с някаква скорост, то неговите параметри и параметрите на телата, които са вътре, ако оригиналното тяло е система, се променят. Разбира се, при ниски скорости това няма да се забележи, но този ефект ще продължи да съществува.

Човек може да даде прост пример - друго време във влак, движещ се със скорост от 60 км / ч. След това, съгласно следната формула, се изчислява коефициентът на промяна на параметрите.

Тази формула е описана и по-горе. Заместването на всички данни в него (с asymp- 1middot-10⁹ km / h), получаваме следния резултат:

Очевидно промяната е изключително малка и не променя ефективността на часовете, така че да е забележима.