מסת החלקיקים יחסותית

בשנת 1905, אלברט איינשטיין פרסם את תורת היחסות שלו, אשר ערכה שינויים קלים הרעיון של המדע של העולם. בהתבסס על ההנחות שלו נוסחא מסת יחסותית הושגה.

תורת היחסות הפרטית

כל מהותה נעוצה בעובדה כי במערכות נעים זה ביחס לזה, כל התהליכים מספר להתקיים בדרכים שונות. באופן ספציפי, זה בא לידי ביטוי, למשל, עלייה במשקל במהירות הולכת וגוברת. אם מהירות התנועה של המערכת היא הרבה פחות מהירות האור (υ << c = 3 × 10 ^8), שינויים אלה הם כמעט לא מורגש, שכן הם יטו אפס. עם זאת, אם מהירות הרכב קרוב למהירות האור (לדוגמה, שווה עשירית מזה), ואז גורמים כמו משקל, אורך הזמן של כל שינוי בתהליך. בעזרת הנוסחות הבאות עשויים לחשב ערכים אלה בתוך מסגרת נעה התייחסות, כולל - המסה של חלקיק יחסותי.

איפה אני _0, מ ₀ ו t ₀ - אורכו של הגוף, המסה והתהליך במערכת נייחת, ו υ - מהירות של האובייקט.

על פי התיאוריה של איינשטיין, אף אחד בגוף אינו מסוגל להגיע למהירות גבוהה יותר ממהירות האור.

מסת מנוחה

מסת המנוחה יחסותית החלקיקים Q מתרחשת כלומר תאוריית היחסות, כאשר משקל הגוף או החלקיקים מתחילים להשתנות בהתאם למהירות. בהתאם לכך, שאר שנקרא מסת משקל גוף, אשר נכללה בזמן המדידה במנוחה (בהעדר התנועה), דהיינו המהירות שלה היא אפס.

משקל גוף יחסותית הוא אחד הפרמטרים העיקריים בתיאור התנועה.

עיקרון ההתאמה

לאחר הופעתו של התיאוריה של איינשטיין דורשים קצת התכוננתי המשמש המכניקה של ניוטון כמה מאות שנים, אשר לא יכלו לשמש כאשר בוחנים את מסגרות ההתייחסות, נע במהירות דומה למהירות האור. לכן, כל שנדרש כדי לשנות את המשוואות הדינמיות באמצעות טרנספורמציית לורנץ - שינוי גוף של קואורדינטות או נקודת זמן כאשר התהליך מעבר בין מערכות ייחוס אינרציאליות. תיאור של שינוי נתון מבוסס על העובדה כי בכל מסגרת אינרציאלית כל חוקי העבודה בפיסיקה פחות שוויוני. לפיכך, חוקי הטבע אינם בשום אופן לסמוך על הבחירה של מערכת הייחוס.

ממקדם טרנספורמציית לורנץ והוא מתבטא ידי המכניקה הבסיסית יחסותית, כמתואר לעיל ו בשם באות α.

עיקרון ההתאמה הוא פשוט מספיק - הוא אומר כי כל תאוריה חדשה בכל מקרה ומקרה מסוים תיתן את אותן תוצאות כמו הקודם. באופן ספציפי, המכניקה היחסותית שהיא משתקפת על ידי העובדה כי במהירויות שאינן נמוך בהרבה ממהירות האור, חוקי המכניקה הקלאסית משמשים.

חלקיק יחסותי

חלקיקים יחסותית נקראים חלקיק שנע במהירות דומה למהירות האור. התנועה שלהם מתוארת על ידי תורת יחסות פרטית. יש אפילו קבוצה של חלקיקים שקיומו הוא אפשרי רק תוך כדי נהיגה במהירות האור - אלה נקראים חלקיקים חסרי מסה או סתם חסרי מסה, שכן שאר המסה היא אפס, ולכן הוא חלקיקים ייחודיים שאין להם שום אפשרויות דומות מכניקת הלא יחסותית, קלאסית .

כלומר, המסה של חלקיק יחסותי של מנוחה עלולה להיות אפס.

חלקיקים יכולים להיקרא יחסותית אם האנרגיה הקינטית שלה עשויה להיות דומה לזה של האנרגיה אשר באו לידי ביטוי על ידי הנוסחא הבאה.

נוסחה זו קובעת את מצבו של המהירות הנדרשת.

האנרגיה של חלקיקים גם יכול להיות יותר אנרגיה לשאר שלה - אלה נקראים ultrarelativistic.

כדי לתאר את התנועה של חלקיקים כאלה המשמשים מכניקת הקוונטים ואת תורת השדות הקוונטית בדרך כלל עבור תיאור נרחב יותר.

המראה

חלקיקים כאלה (יחסותית אולטרה-יחסותית) להתקיים בצורתו הטבעית היחידה קרינה קוסמית, כלומר קרינה, שמקורם הוא מחוץ לטבע האלקטרומגנטי של כדור הארץ. אדם, הם נוצרים באופן מלאכותי במאיצים מיוחדים - ומשתמשים בן כמה עשרות סוגים של חלקיקים נמצאו, ואת הרשימה הזו מתעדכנת כל זמן. כזה הגדרה, למשל, במאיץ ההדרונים הגדול, המהווה בשוויץ.

מתעורר עם אלקטרונים β-ריקבון עשוי גם לפעמים להגיע למהירות מספיק כדי להקצות אותם לקבוצה של יחסותית. מסת האלקטרון יחסותית ניתן למצוא גם על נוסחאות אלה.

מושג המסה

יש משקל הניוטונית מכניקת מספר מאפיינים מחייבים:

• כוח המשיכה של גופים מתעוררת בגלל המשקל שלהם, כלומר, תלוי באופן ישיר על זה.
• משקל גוף אינו תלוי בבחירת מערכת הייחוס ולא משנה מתי השינוי שלה.
• אינרציה של גוף נמדדת לפי המשקל שלה.
• אם הגוף מאוחסן במערכת שבה אין תהליכים לא להתרחש שסגור, המסה שלו תהיה כמעט ללא שינוי (למעט העברת דיפוזיה אשר מוצק מאוד איטי).
• מסת גוף מרוכב מורכבת המסה של החלקים הבודדים שלה.

עקרון היחסות

• עקרון היחסות של גלילאו.

עיקרון זה, גובש המכניקה הלא יחסותית, ובאה לידי ביטוי באופן הבא: לא משנה אם המערכת נמצאת במנוחה, או שהם עושים שום תנועה, כל התהליכים בהם להמשיך באותה הדרך.

• עקרון היחסות של איינשטיין.

עיקרון זה מבוסס על שני עקרונות:

1. עיקרון היחסות הגלילי משמש במקרה זה. כלומר, מישהו עם לחלוטין את כל חוקי הטבע פועלים באותו אופן.
2. מהירות האור תמיד ולחלוטין בכל המסגרות התייחסות זהה, ללא קשר למהירות התנועה של מקור האור והמסך (כונס נכסים אור). כדי להוכיח את העובדה הזו, מספר הניסויים, אשר לחלוטין אשר את הניחוש הראשוני.

המסה של המכניקה היחסותית, ניוטוני

• בניגוד המכניקה של ניוטון, בתיאוריה מסה יחסותית לא יכול להיות מדד של כמות החומר. ואכן מסת היחסותית נקבעת על ידי דרך נרחבת יותר, עוזבת אפשר להסביר, למשל, את קיומה של חלקיקים חסרי מסה. בשנת המכניקה היחסותית, התמקדות באנרגיה ולא המוני - הוא הקובע העיקרי של כל גוף או חלקיק אלמנטרי, הוא אנרגיה או המומנטום שלה. אימפולס ניתן למצוא את הנוסחה הבאה.

• עם זאת, המסה שאר החלקיקים היא תכונה חשובה מאוד - הערך שלו הוא קטן מאוד והמספר לא יציב, כך מתאים למדידות עם דיוק ומהירות מקסימלית. שאר חלקיקי אנרגיה ניתן למצוא על ידי הנוסחא הבאה.

• בדומה לכך תיאוריות ניוטון ב משקל מערכת מבודדת היא קבועה, למשל, אינו משתנה עם הזמן. כמו כן היא אינה משנה והמעבר CO אחד למשנהו.
• אין שום מידה של האינרציה של הגוף זז.
• המסה היחסותית של גוף נע אינה נקבעת על ידי ההשפעה של כוחות הכבידו עליו.
• אם משקל הגוף שווה לאפס, היא תצטרך לעבור את מהירות האור. ההיפך אינו נכון - מהירות האור יכול להגיע לא רק חלקיקים חסרי מסה.
• האנרגיה הכוללת של חלקיקים יחסותיים אפשרית באמצעות הביטוי הבא:

האופי המוני

עד לאחרונה, המדע סבר כי המסה של כל חלקיקים נגרמה על ידי טבע האלקטרומגנטי, אך עד כה נודע כי בדרך זו אפשר להסביר רק חלק קטן ממנו - הוא התרומה העיקרית נובעת אופי האינטראקציה החזקה, הנובעים גלואונים. עם זאת, שיטה זו אינה יכולה להיות מוסברת על ידי המסה של חלקיקים תריסר, שטיבה טרם הובהר.

עלייה המונית יחסותית

התוצאה של כל התיאוריות והחוקים המתוארים לעיל ניתן לבטא באופן ברור מספיק, אם כי, ואת התהליך המדהים. אם גוף אחד נע ביחס לזה עם כל מהירות, פרמטרים שלה ואת הגופות בפנים, אם הגוף המקורי הוא שינוי במערכת. כמובן, במהירויות נמוכות הוא כמעט לא מורגש, אבל האפקט הזה עדיין יהיה נוכח.

אפשר לצטט דוגמה פשוטה - בקטע אחר של זמן מרגש בבית הרכבת 60 ק"מ / h. ואז הנוסחא הבאה מחושבת מקדם השונה של הפרמטרים.

נוסחה זו גם תוארה לעיל. החלפת כל הנתונים בו (מתי ג ≈ 1 x 10 ⁹ ק"מ / h) עם התוצאות הבאות:

ברור, השינוי הוא קטן מאוד ואינו משנה את הביצועים של שעות, כך שהוא היה גלוי.