El 1905, Albert Einstein va publicar la seva teoria de la relativitat, que va canviar una mica la comprensió de la ciència sobre el món que ens envolta. A partir dels seus supòsits, es va obtenir la fórmula de la massa relativista.
Relativitat especial
La qüestió és que en sistemes que es mouen entre si, qualsevol procés procedeix d'una manera diferent. Concretament, això s'expressa, per exemple, en un augment de massa amb un augment de la velocitat. Si la velocitat del sistema és molt inferior a la velocitat de la llum (υ << c=3 108), aquests canvis pràcticament no es notaran, ja que tendiran a zero. Tanmateix, si la velocitat de moviment s'aproxima a la velocitat de la llum (per exemple, igual a una desena part d'aquesta), llavors canviaran indicadors com la massa corporal, la seva durada i el temps de qualsevol procés. Amb les fórmules següents, és possible calcular aquests valors en un marc de referència mòbil, inclosa la massa d'una partícula relativista.
Aquí l0, m0 i t0 - longitud corporal, massa i el temps de procés en un sistema estacionari, i υ és la velocitat de l'objecte.
Segons la teoria d'Einstein, cap cos pot accelerar més ràpid que la velocitat de la llum.
Massa de repòs
La qüestió de la massa en repòs d'una partícula relativista sorgeix precisament en la teoria de la relativitat, quan la massa d'un cos o partícula comença a canviar en funció de la velocitat. En conseqüència, la massa en repòs és la massa del cos, que en el moment de la mesura està en repòs (en absència de moviment), és a dir, la seva velocitat és zero.
La massa relativista d'un cos és un dels principals paràmetres per descriure el moviment.
Principi de conformitat
Després de l'adveniment de la teoria de la relativitat d'Einstein, es va requerir alguna revisió de la mecànica newtoniana utilitzada durant diversos segles, que ja no es podia utilitzar quan es consideren sistemes de referència que es mouen a una velocitat comparable a la velocitat de la llum. Per tant, va ser necessari canviar totes les equacions de la dinàmica mitjançant transformacions de Lorentz: un canvi en les coordenades d'un cos o punt i temps del procés durant la transició entre marcs de referència inercials. La descripció d'aquestes transformacions es basa en el fet que en cada marc de referència inercial totes les lleis físiques funcionen per igual i per igual. Per tant, les lleis de la naturalesa no depenen de cap manera de l'elecció del marc de referència.
A partir de les transformacions de Lorentz, s'expressa el coeficient principal de la mecànica relativista, que es descriu més amunt i s'anomena lletra α.
El principi de correspondència en si és bastant simple: diu que qualsevol teoria nova en algun cas particular donarà els mateixos resultats queanterior. Concretament, en la mecànica relativista, això es reflecteix en el fet que a velocitats molt inferiors a la velocitat de la llum, s'utilitzen les lleis de la mecànica clàssica.
Partícula relativista
Una partícula relativista és una partícula que es mou a una velocitat comparable a la velocitat de la llum. El seu moviment està descrit per la teoria especial de la relativitat. Fins i tot hi ha un grup de partícules l'existència de les quals només és possible quan es mou a la velocitat de la llum; aquestes s'anomenen partícules sense massa o simplement sense massa, ja que en repòs la seva massa és zero, per tant, es tracta de partícules úniques que no tenen cap opció anàloga en no. -mecànica clàssica relativista.
És a dir, la massa en repòs d'una partícula relativista pot ser zero.
Una partícula es pot anomenar relativista si la seva energia cinètica es pot comparar amb l'energia expressada per la fórmula següent.
Aquesta fórmula determina la condició de velocitat necessària.
L'energia d'una partícula també pot ser més gran que la seva energia en repòs; aquestes s'anomenen ultrarelativistes.
Per descriure el moviment d'aquestes partícules, s'utilitza la mecànica quàntica en el cas general i la teoria quàntica de camps per a una descripció més àmplia.
Aparença
Les partícules similars (tant relativistes com ultrarelativistes) en la seva forma natural només existeixen en la radiació còsmica, és a dir, la radiació la font de la qual es troba fora de la Terra, de naturalesa electromagnètica. Són creats artificialment per l'home.en acceleradors especials: amb l'ajuda d'ells, es van trobar diverses dotzenes de tipus de partícules i aquesta llista s'actualitza constantment. Aquesta instal·lació és, per exemple, el Gran Col·lisionador d'Hadrons situat a Suïssa.
Els electrons que apareixen durant la desintegració β també poden assolir de vegades la velocitat suficient per classificar-los com a relativistes. La massa relativista d'un electró també es pot trobar utilitzant les fórmules indicades.
El concepte de massa
La massa en mecànica newtoniana té diverses propietats obligatòries:
- L'atracció gravitatòria dels cossos sorgeix de la seva massa, és a dir, en depèn directament.
- La massa del cos no depèn de l'elecció del sistema de referència i no canvia quan canvia.
- La inèrcia d'un cos es mesura per la seva massa.
- Si el cos es troba en un sistema en què no es produeixen processos i que està tancat, la seva massa pràcticament no canviarà (excepte la transferència per difusió, que és molt lenta per als sòlids).
- La massa d'un cos compost està formada per les masses de les seves parts individuals.
Principis de la relativitat
Principi de relativitat gal·lià
Aquest principi s'ha formulat per a la mecànica no relativista i s'expressa de la següent manera: independentment de si els sistemes estan en repòs o si fan algun moviment, tots els processos en ells procedeixen de la mateixa manera.
Principi de relativitat d'Einstein
Aquest principi es basa en dos postulats:
- Principi de relativitat de Galileutambé s'utilitza en aquest cas. És a dir, en qualsevol CO, absolutament totes les lleis de la natura funcionen de la mateixa manera.
- La velocitat de la llum és absolutament sempre i en tots els sistemes de referència la mateixa, independentment de la velocitat de la font de llum i de la pantalla (receptor de llum). Per demostrar aquest fet, es van dur a terme una sèrie d'experiments que van confirmar completament la conjectura inicial.
Massa en mecànica relativista i newtoniana
A diferència de la mecànica newtoniana, en la teoria relativista, la massa no pot ser una mesura de la quantitat de material. Sí, i la pròpia massa relativista es defineix d'una manera més extensa, deixant possible explicar, per exemple, l'existència de partícules sense massa. En la mecànica relativista, es presta especial atenció a l'energia en lloc de la massa, és a dir, el principal factor que determina qualsevol cos o partícula elemental és la seva energia o impuls. L'impuls es pot trobar amb la fórmula següent
No obstant això, la massa en repòs d'una partícula és una característica molt important: el seu valor és un nombre molt petit i inestable, de manera que les mesures s'aborden amb la màxima velocitat i precisió. L'energia en repòs d'una partícula es pot trobar mitjançant la fórmula següent
- Semblant a les teories de Newton, en un sistema aïllat, la massa d'un cos és constant, és a dir, no canvia amb el temps. Tampoc canvia quan es mou d'un CO a un altre.
- No hi ha absolutament cap mesura de la inèrciacos en moviment.
- La massa relativista d'un cos en moviment no està determinada per la influència de les forces gravitatòries sobre ell.
- Si la massa d'un cos és zero, s'ha de moure a la velocitat de la llum. El contrari no és cert: no només les partícules sense massa poden assolir la velocitat de la llum.
- L'energia total d'una partícula relativista és possible utilitzant l'expressió següent:
Natura de la massa
Fins un temps a la ciència es creia que la massa de qualsevol partícula es devia a la naturalesa electromagnètica, però ara s'ha sabut que d'aquesta manera només és possible explicar-ne una petita part, la principal La contribució es fa per la naturalesa de les interaccions fortes que sorgeixen dels gluons. Tanmateix, aquest mètode no pot explicar la massa d'una dotzena de partícules, la naturalesa de les quals encara no s'ha dilucidat.
Aument de la massa relativista
El resultat de tots els teoremes i lleis descrits anteriorment es pot expressar en un procés força comprensible, encara que sorprenent. Si un cos es mou en relació amb un altre a qualsevol velocitat, els seus paràmetres i els paràmetres dels cossos que hi ha a l'interior, si el cos original és un sistema, canvien. Per descomptat, a velocitats baixes, això pràcticament no es notarà, però aquest efecte encara estarà present.
Es pot posar un exemple senzill: un altre que s'acaba el temps en un tren que es mou a una velocitat de 60 km/h. Aleshores, segons la fórmula següent, es calcula el coeficient de canvi de paràmetre.
Aquesta fórmula també es va descriure més amunt. Substituint-hi totes les dades (per a c ≈ 1 109 km/h), obtenim el resultat següent:
Òbviament, el canvi és extremadament petit i no canvia el rellotge d'una manera notable.
