I 1905 publiserte Albert Einstein sin relativitetsteori, som noe endret forståelsen av vitenskap om verden rundt oss. Basert på hans forutsetninger ble formelen for den relativistiske massen oppnådd.
spesiell relativitet
Hele poenget er at i systemer som beveger seg i forhold til hverandre, forløper alle prosesser noe annerledes. Konkret kommer dette til uttrykk for eksempel i en økning i masse med en økning i hastighet. Hvis hastigheten til systemet er mye mindre enn lysets hastighet (υ << c=3 108), vil disse endringene praktisk t alt ikke være merkbare, siden de vil ha en tendens til null. Imidlertid, hvis bevegelseshastigheten er nær lyshastigheten (for eksempel lik en tidel av den), vil slike indikatorer som kroppsmasse, lengden og tidspunktet for enhver prosess endres. Ved å bruke følgende formler er det mulig å beregne disse verdiene i en bevegelig referanseramme, inkludert massen til en relativistisk partikkel.
Here l0, m0 og t0 - kroppslengde, massen og prosesstiden i et stasjonært system, og υ er hastigheten til objektet.
I følge Einsteins teori kan ingen kropp akselerere raskere enn lysets hastighet.
Hvilemesse
Spørsmålet om hvilemassen til en relativistisk partikkel oppstår nettopp i relativitetsteorien, når massen til en kropp eller partikkel begynner å endre seg avhengig av hastigheten. Følgelig er hvilemassen massen til kroppen, som i måleøyeblikket er i ro (i fravær av bevegelse), det vil si at hastigheten er null.
Den relativistiske massen til en kropp er en av hovedparametrene for å beskrive bevegelse.
Konformitetsprinsipp
Etter fremkomsten av Einsteins relativitetsteori var det nødvendig med en viss revisjon av den newtonske mekanikken brukt i flere århundrer, som ikke lenger kunne brukes når man vurderte referansesystemer som beveger seg med en hastighet som kan sammenlignes med lysets hastighet. Derfor var det nødvendig å endre alle dynamikkligningene ved å bruke Lorentz-transformasjoner - en endring i koordinatene til en kropp eller et punkt og tidspunkt for prosessen under overgangen mellom treghetsreferanserammer. Beskrivelsen av disse transformasjonene er basert på det faktum at i hver treghetsreferanseramme fungerer alle fysiske lover likt og likt. Dermed er naturlovene på ingen måte avhengig av valg av referanseramme.
Fra Lorentz-transformasjonene uttrykkes hovedkoeffisienten for relativistisk mekanikk, som er beskrevet ovenfor og kalles bokstaven α.
Korrespondanseprinsippet i seg selv er ganske enkelt - det sier at enhver ny teori i et bestemt tilfelle vil gi de samme resultatene somtidligere. Nærmere bestemt, i relativistisk mekanikk, gjenspeiles dette av det faktum at ved hastigheter som er mye mindre enn lysets hastighet, brukes lovene til klassisk mekanikk.
Relativistisk partikkel
En relativistisk partikkel er en partikkel som beveger seg med en hastighet som kan sammenlignes med lysets hastighet. Bevegelsen deres er beskrevet av den spesielle relativitetsteorien. Det er til og med en gruppe partikler hvis eksistens bare er mulig når de beveger seg med lysets hastighet - disse kalles partikler uten masse eller rett og slett masseløse, siden massen deres i hvile er null, derfor er disse unike partikler som ikke har noe tilsvarende alternativ i ikke -relativistisk, klassisk mekanikk.
Det vil si at hvilemassen til en relativistisk partikkel kan være null.
En partikkel kan kalles relativistisk hvis dens kinetiske energi kan sammenlignes med energien uttrykt ved følgende formel.
Denne formelen bestemmer den nødvendige hastighetstilstanden.
Energien til en partikkel kan også være større enn dens hvileenergi - disse kalles ultrarelativistiske.
For å beskrive bevegelsen til slike partikler, brukes kvantemekanikk i den generelle kasus- og kvantefeltteorien for en mer omfattende beskrivelse.
Utseende
Lignende partikler (både relativistiske og ultrarelativistiske) i sin naturlige form eksisterer bare i kosmisk stråling, det vil si stråling hvis kilde er utenfor jorden, av elektromagnetisk natur. De er kunstig skapt av mennesket.i spesielle akseleratorer - ved hjelp av dem ble flere dusin typer partikler funnet, og denne listen oppdateres kontinuerlig. Et slikt anlegg er for eksempel Large Hadron Collider som ligger i Sveits.
Elektroner som vises under β-forfall kan også noen ganger nå tilstrekkelig hastighet til å klassifisere dem som relativistiske. Den relativistiske massen til et elektron kan også finnes ved å bruke de angitte formlene.
Konseptet med masse
Masse i Newtonsk mekanikk har flere obligatoriske egenskaper:
- Kroppens gravitasjonstiltrekning oppstår fra massen deres, det vil si at den avhenger direkte av den.
- Kroppens masse avhenger ikke av valg av referansesystem og endres ikke når den endres.
- Tregheten til en kropp måles ved dens masse.
- Hvis kroppen er i et system der ingen prosesser forekommer og som er lukket, vil massen praktisk t alt ikke endre seg (bortsett fra diffusjonsoverføring, som er veldig sakte for faste stoffer).
- Massen til et sammensatt legeme består av massene til dets individuelle deler.
Relativitetsprinsipper
galilesk relativitetsprinsipp
Dette prinsippet ble formulert for ikke-relativistisk mekanikk og uttrykkes som følger: uavhengig av om systemene er i ro eller om de gjør noen bevegelse, foregår alle prosesser i dem på samme måte.
Einsteins relativitetsprinsipp
Dette prinsippet er basert på to postulater:
- Galileos relativitetsprinsippbrukes også i dette tilfellet. Det vil si at i enhver CO fungerer absolutt alle naturlovene på samme måte.
- Lyshastigheten er absolutt alltid og i alle referansesystemer den samme, uavhengig av hastigheten på lyskilden og skjermen (lysmottakeren). For å bevise dette ble det utført en rekke eksperimenter, som fullt ut bekreftet den første gjetningen.
Masse i relativistisk og newtonsk mekanikk
I motsetning til newtonsk mekanikk, i relativistisk teori, kan ikke masse være et mål på mengden materiale. Ja, og selve den relativistiske massen er definert på en mer omfattende måte, noe som gjør det mulig å forklare for eksempel eksistensen av partikler uten masse. I relativistisk mekanikk rettes spesiell oppmerksomhet mot energi i stedet for masse - det vil si at hovedfaktoren som bestemmer enhver kropp eller elementær partikkel er dens energi eller momentum. Momentumet finner du ved å bruke følgende formel
Hvilemassen til en partikkel er imidlertid en svært viktig egenskap - verdien er et veldig lite og ustabilt tall, så målinger blir nærmet seg med maksimal hastighet og nøyaktighet. Resten av energien til en partikkel kan bli funnet ved å bruke følgende formel
- I likhet med Newtons teorier, i et isolert system, er massen til en kropp konstant, det vil si at den ikke endres med tiden. Den endres heller ikke når du flytter fra en CO til en annen.
- Det er absolutt ingen mål på treghetbevegelig kropp.
- Den relativistiske massen til et bevegelig legeme bestemmes ikke av påvirkningen av gravitasjonskrefter på det.
- Hvis massen til et legeme er null, må det bevege seg med lysets hastighet. Det motsatte er ikke sant - ikke bare masseløse partikler kan nå lysets hastighet.
- Den totale energien til en relativistisk partikkel er mulig ved å bruke følgende uttrykk:
Messenes natur
Inntil en tid i vitenskapen ble det antatt at massen til enhver partikkel skyldes elektromagnetisk natur, men nå har det blitt kjent at det på denne måten er mulig å forklare bare en liten del av den - den viktigste bidraget er laget av naturen til sterke interaksjoner som oppstår fra gluoner. Denne metoden kan imidlertid ikke forklare massen til et dusin partikler, hvis natur ennå ikke er klarlagt.
Relativistisk masseøkning
Resultatet av alle teoremene og lovene beskrevet ovenfor kan uttrykkes i en ganske forståelig, om enn overraskende, prosess. Hvis en kropp beveger seg i forhold til en annen i en hvilken som helst hastighet, endres dens parametere og parametrene til kroppene inne, hvis den opprinnelige kroppen er et system. Selvfølgelig vil dette praktisk t alt ikke merkes ved lave hastigheter, men denne effekten vil fortsatt være tilstede.
Man kan gi et enkelt eksempel - et annet som går tom for tid i et tog som kjører med en hastighet på 60 km/t. Deretter, i henhold til følgende formel, beregnes parameterendringskoeffisienten.
Denne formelen ble også beskrevet ovenfor. Ved å erstatte alle dataene i den (for c ≈ 1 109 km/t), får vi følgende resultat:
Det er klart at endringen er ekstremt liten og endrer ikke klokken på en måte som er merkbar.
