Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Копылов Г.И. -> "Всего лишь кинематика" -> 11

Всего лишь кинематика - Копылов Г.И.

Копылов Г.И. Всего лишь кинематика — Наука, 1981. — 176 c.
Скачать (прямая ссылка): vsegolishkinematika1981.djvu
Предыдущая << 1 .. 5 6 7 8 9 10 < 11 > 12 13 14 15 16 17 .. 58 >> Следующая

- сама Земля - примерно в 1021 раз тяжелее яблока. Одна из самых тяжелых
элементарных частиц - омега-минус-гнперон - всего в
28
ij.-jnO раз массивнее одной из самых легких -обычного -электрона *).
Из формулы Е--Р--т- видно, что масса покоя ,лигой частицы определяет,
насколько рост импульса частицы отстает от роста энергии. У тяжелых
частиц при не очень больших энергиях Е и Р отличаются очень сильно, у
легких - почти не отличаются. По мере роста энергии все три
характеристики частицы слипаются в одну. Протон с импульсом 10 ГэВ
обладает энергией 10,044 ГэВ и, естественно, массой тоже 10,044 ГэВ. При
этом масса покоя его 0,94 ГэВ, остальные ЯЛ04 ГэВ массы - это масса
движения (а можно скачать так: остальные 9,104 ГэВ энергии - это
кинетическая энергия протона).
Неостанавлнваемые частицы
Но среди элементарных частиц бывают к такие, у которых масса покоя равна
нулю. Эго фотон и оба вида нейтрино - электронное н мюонное **). Когда у
частицы масса покоя равна нулю, то говорят, что у частицы ее просто пет:
частица пе имеет массы покоя.
Посмотрим, к каким следствиям это приводит. Начнем с конца. Соотношение
Е--Р- >п- теперь превращается в ?--Р- 0, значит, Р Е. У такой частицы
энергия численно совпадает и с импульсом, и с кинетической энергией
(массы-то покоя нет), и с массой. Да, и с массой! Формула Е ~-М остается
блистать во всей своей красе, и частица, не имеющая массы покоя, все же
обладает массой, но массой движения. Не подумайте, что это игра слов, что
мы по привычке повторяем понятие. уже не имеющее смысла. Нет, фотон и
впрямь обладает массой, которая ирояазяет себя как обычная масса: у него
есть инерция, он притягивается по закону всемирного тяготения к другим
телам - например, пролетая мимо Солнца или звезд, он поворачивает, а,
летя па Земле сверху вниз, увеличивает свою энергию, как и любой камень.
Энергия фотона пропорциональна его
*) Сейчас известны гораздо более тяжелые частицы, Ипснлон-частица.
например, тяжелее электрона примерно н 20 000 раз.
* *) Эти нейтрино обозначаются символами v, и vu. Теоретически
предсказано и третье нейтрино - vt. тоже с массой покоя нуль.
Экспериментально оно пока ente не найдено.
20
частоте: ?=ftv, h - знаменитая постоянная Планка,
равная 4,14-10--4 ГэВ'С; значит, увеличивается и частота. И это-то
изменение частоты можно зарегистрировать на опыте, а как - рассказано на
стр. 101. Пока фотон движется, у него все, как у других частиц, все на
месте. Но как только мы его вздумали бы остановить, или просто
притормозить, или, наоборот, ускорить, тут-то и выяснилось бы, что с ним
не все ладно. Фотон невозможно замедлить, нельзя его и ускорить. Его
скорость всегда равна единице (мы видели в конце гл. 3, формула (5), что
импульс равен энергии, умноженной на скорость, отсюда скорость v=P/E, а у
фотона Я=?). Он всегда движется со скоростью света, это попросту порция
электромагнитного излучения, частица света, имеющая энергию Е и импульс
Р. Скорость же света - с этого мы начали свой рассказ в гл. 3 - в пустоте
неизменна, мы приняли ее за единицу. Тогда мы приняли скорость за
единицу, а теперь она получилась равной единице из-за того, что т~0.
Опять сошлись концы с концами, и это очень приятно.
Итак, помимо обычных частиц, мыслимы (и реально наблюдаются) частицы с
нулевой массой покоя, частицы, которые нельзя остановить. Для них формула
E^mlVT^v* (4)
неприменима (она обращается в ?=0/0, а по такой формуле ничего не
посчитаешь); в этом отражается невозможность поставить для фотона вопрос
о зависимости каких-то его характеристик от скорости: для него скорость
такая же присущая ему внутренняя, неотторжимая характеристика, как для
других частиц масса или заряд.
Но не подумайте, что если фотоны и нейтрино не способны замирать на
месте, тормозить или набирать скорость, то они не подвержены никаким
воздействиям. Фотоны могут то поворачивать, то исчезать, то возникать
вновь, превращаться в фотоны меньших энергий, но при этом непременно так,
чтобы величина скорости не менялась. Направление же скорости может
меняться, и этого оказывается достаточно, чтобы в движении фотон не
выделялся среди прочих частиц. Мало того, при сверхвысоких энергиях
другие частицы начинают походить на фотон: их энергия, как мы видели на
примере с протоном с энергией в 10 ГэВ, приближается к их
30
импульсу, скорость мало отличается от единицы и приборы перестают
отличать их от фотона и друг от друга по этим характеристикам (по другим
свойствам они могут сильно отличаться).
В гл. 3 нам встретилось необычное понятие: энергия существования тела т.
Говорилось, что всякое тело обладает энергией уже потому, что оно
существует, создано из чего-то. Теперь выясняется, что этот термин -
энергия существования - не всегда удобен и может ввести в заблуждение,
если понимать его чересчур буквально. Фотоны реально существуют (мы сами,
собственно говоря, существуем за счет солнечных фотонов). А энергия
существования т у них равна нулю. Поэтому удобнее говорить вместо этого
Предыдущая << 1 .. 5 6 7 8 9 10 < 11 > 12 13 14 15 16 17 .. 58 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed