Relativistic particle loj

Nyob rau hauv 1905, Albert Einstein luam tawm nws kev tshawb xav ntawm Relativity, uas yog me ntsis hloov cov tswv yim ntawm qhov kev kawm ntawm lub ntiaj teb no. Raws li nws cov kev xav mis relativistic loj twb tau.

Tshwj xeeb kev tshawb xav ntawm Relativity

Tag nrho cov essence lies nyob rau hauv lub fact tias nyob rau hauv nruab tsiv txheeb ze rau txhua tus lwm yam, tej ntawm ob peb dab coj qhov chaw nyob rau hauv ntau txoj kev. Tshwj xeeb, nws yog qhia, piv txwv li, ib qho kev nce nyob rau hauv hnyav nrog ua ceev. Yog hais tias tus tshaj tawm ntawm cov lus tsa suab ntawm lub cev npaum li cas tsawg tshaj tus tshaj tawm ntawm lub teeb (υ << c = 3 × 10 ^8), cov kev hloov no yog yuav luag tsis tau hnov li, txij li thaum lawv yuav yuav pes tsawg. Txawm li cas los, Yog hais tias lub tsheb ceev ze rau cov kev ceev ntawm lub teeb (e.g., sib npaug zos rau ib feem kaum ntawm nws), ces xws yam li hnyav, ntev thiab lub sij hawm ntawm tej txheej txheem kev hloov. Nrog kev pab los ntawm cov hauv qab no qauv yuav xam cov qhov tseem ceeb nyob rau hauv ib tug mus ncej ntawm siv, xws li - lub loj ntawm ib tug relativistic particle.

Qhov twg l _0, m ₀ thiab t ₀ - ntev ntawm lub cev, qhov loj thiab cov txheej txheem nyob rau hauv ib tug nyob ruaj ruaj, thiab υ - ceev ntawm tus kwv.

Raws li Einstein tus txoj kev xav, tsis muaj leej twg ntawm lub cev yog tsis muaj peev xwm mus cuag ib tug ntau dua kev ceev tshaj cov kev ceev ntawm lub teeb.

so loj

Q relativistic particle so loj tshwm sim uas yog nyob rau hauv Relativity kev tshawb xav, thaum lub cev qhov ceeb thawj los tus hais pib hloov nyob rau ceev. Raws li, qhov so loj hu ua lub cev hnyav, uas yog muaj nyob rau hauv lub sij hawm ntawm kev ntsuas ntawm so (nyob rau hauv qhov qhaj ntawv los ntawm cov lus tsa suab), i.e. nws tshaj tawm yog pes tsawg.

Relativistic lub cev hnyav yog ib tug ntawm lub ntsiab tsis nyob rau hauv qhov kev piav qhia ntawm cov lus tsa suab.

txuam hauv paus ntsiab lus

Tom qab lub tsos ntawm Einstein tus lub hom phiaj yuav tsum tau ib co kev kho nqi lus siv rau ob peb centuries Newtonian mechanics, uas yuav tsis raug siv thaum xaiv cov kev siv ntas, tsiv rau tus ceev piv rau cov kev ceev ntawm lub teeb. Yog li ntawd, tag nrho nws coj mus hloov lub dynamic sib npaug siv cov Lorentz transformation - hloov lub cev ntawm coordinates los yog ib tug taw tes thiab lub sij hawm thaum tus txheej txheem ntawm txoj kev hloov ntawm inertial siv tshuab. Hauj lwm ntawm cov ntaub ntawv transformation raws li nyob rau hauv lub fact tias nyob rau hauv txhua txhua inertial ncej tag nrho cov kev cai ntawm physics kev ua hauj lwm sib npaug thiab equitably. Yog li, kev cai ntawm qhov yog tsis nyob hauv txhua txoj kev vam khom rau cov xaiv ntawm cov kev siv system.

Los ntawm cov Lorentz transformation coefficient thiab nws yog qhia los ntawm cov yooj yim relativistic mechanics, raws li tau piav saum toj no thiab muaj npe nrog tsab ntawv α.

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm txoj kev yog yooj yim txaus - nws hais tias tej yam tshiab kev tshawb xav nyob rau hauv tej qho kev particular case yuav muab tib lub ntsiab raws li tus ib yav dhau los. Tshwj xeeb, nyob rau hauv relativistic mechanics nws yog reflected los ntawm lub fact tias nyob rau hauv speeds uas yog tsawg tshaj cov kev ceev ntawm lub teeb, cov kev cai ntawm classical mechanics yog siv.

relativistic particle

Relativistic particle yog hu ua ib tug particle uas txav ntawm ib tug ceev piv rau cov kev ceev ntawm lub teeb. Lawv tsab ntawv tsa suab yog piav los ntawm tshwj xeeb Relativity. Muaj txawm tias ib tug pab pawg neeg ntawm hais uas nws lub neej yog tsuas tau thaum tsav tsheb nyob rau hauv qhov kev ceev ntawm lub teeb - cov no yog hu ua tus hais tsis loj los yog cia li massless, txij li thaum tus so ntawm lub loj yog pes tsawg, yog li nws yog nws hais tias tsis muaj kev zoo xws li cov kev xaiv nyob rau hauv qhov uas tsis yog-relativistic, classical mechanics .

Hais tias yog, qhov loj ntawm ib tug relativistic particle so tej zaum yuav pes tsawg.

Particle yuav hu ua relativistic yog hais tias nws tig tau lub zog tej zaum yuav piv tau rau lub zog uas yog qhia los ntawm cov nram qab no mis.

Qhov no mis txiav txim seb tus mob ntawm yuav tsum tau ceev.

Lub zog ntawm tus hais kuj yuav ntau tshaj li nws so zog - cov no yog hu ua ultrarelativistic.

Yuav kom piav qhia txog lub zog ntawm xws hais siv nyob rau hauv quantum mechanics thiab quantum feem ntau teb ziag rau ntau uas nws kim heev hauj lwm.

tsos

Tej hais (relativistic thiab ultra-relativistic) muaj nyob rau hauv tej yam ntuj tso daim ntawv xwb nyob rau hauv cosmic tawg, uas yog cov tawg, qhov uas yog nyob sab nraum lub ntiaj teb electromagnetic xwm. Txiv neej, lawv yog tsim artificially nyob rau hauv tshwj xeeb accelerators - siv rau lawv raws li ib tug ob peb lub kaum os hom hais tau pom, thiab qhov no daim ntawv teev yog tas li tshiab. Xws li ib tug chaw yog, piv txwv li, lub Loj Hadron Collider, uas yog nyob rau hauv Switzerland.

Hnubpoob nrog β-lwj electrons kuj tej zaum mus txog ib tug txaus ceev nyob rau hauv thiaj li yuav muab lawv mus rau ib tug hauv chav kawm ntawv ntawm relativistic. Relativistic electron loj kuj muaj nyob rau cov qauv no.

Lub tswvyim ntawm loj

Nyhav Newtonian mechanics muaj ob peb losis tswvyim dabtsi zog:

• Lub gravitational attraction ntawm lub cev tshwm sim vim hais tias ntawm lawv cov luj, uas yog, ncaj qha yog nyob ntawm nws.
• Lub cev qhov ceeb thawj tsis yog nyob ntawm seb cov kev xaiv ntawm cov kev siv zog thiab tsis hloov thaum nws hloov.
• inertia ntawm ib lub cev yog ntsuas los ntawm qhov nyhav.
• Yog hais tias lub cev yog cia nyob rau hauv ib tug system nyob rau hauv uas tsis muaj dab tsis tshwm sim thiab uas yog kaw, nws loj yuav zoo tsis muaj kev hloov (tshwj tsis yog rau lub diffusion hloov lwm lub tsev uas nyob rau hauv cov khib nyiab yog qeeb heev).
• Composite cev huab hwm coj muaj qhov loj ntawm nws cov neeg qhov chaw.

Lub hauv paus ntsiab lus ntawm Relativity

• Galileo txoj ntsiab cai ntawm Relativity.

Qhov no tej ntsiab cai muaj formulated rau uas tsis yog-relativistic mechanics, thiab yog qhia raws li nram no: hais txog ntawm seb lub system yog thaum so, los yog lawv ua tej yam no, tag nrho cov dab nyob rau hauv lawv npaj mus tib txoj kev.

• Einstein txoj ntsiab cai ntawm Relativity.

Qhov no txoj ntsiab cai no raws li nyob rau hauv ob paus ntsiab lus:

1. Nkas Lis Lais Relativity hauv paus ntsiab lus yog siv nyob rau hauv cov ntaub ntawv no. Hais tias yog, leej twg nrog kiag li tag nrho cov kev cai ntawm qhov ua hauj lwm tib txoj kev.
2. Cov kev ceev ntawm lub teeb yeej ib txwm thiab kiag li nyob rau hauv tag nrho cov siv ntas yog tib yam, tsis hais ntawm cov kev ceev ntawm lub zog ntawm lub teeb qhov chaw thiab lub screen (lub teeb receiver). Los ua pov thawj no qhov tseeb, ib tug xov tooj ntawm thwmsim, uas tag paub tseeb hais tias cov thawj zaug xam.

Lub loj nyob rau hauv lub relativistic thiab Newtonian mechanics

• Nyob rau hauv sib piv rau lub Newtonian mechanics, nyob rau hauv lub relativistic loj kev tshawb xav tsis tau ib qho kev ntsuas ntawm tus nqi ntawm cov khoom. Thiab xwb lub relativistic loj yog txiav txim los ntawm ib tug ntau kim heev txoj kev, tawm hauv nws tau mus piav qhia txog, piv txwv li, lub neej ntawm hais tsis loj. Nyob rau hauv relativistic mechanics, ntawm lub zog es tsis loj - uas yog lub ntsiab determinant ntawm tej lub cev los yog elementary particle, yog nws lub zog los yog zog. Lam ua yog nrhiav tau cov hauv qab no mis.

• Txawm li cas los, tus so loj ntawm lub particle yog ib tug tseem ceeb heev feature - nws tus nqi yog heev me me thiab tus naj npawb ntawm tsis ruaj tsis khov, li ntawd, yog haum rau ntsuam nrog lub siab tshaj plaws yog cov neeg thiab ceev. Zog particle so yuav pom los ntawm cov nram qab no mis.

• Ib yam li ntawd Newton theories nyob rau hauv ib tug raug rho tawm system luj yog tsis tu ncua, i.e., tsis txawj pauv nrog sij hawm. Tsis tas li ntawd nws tsis hloov thiab hloov los ntawm ib tug CO mus rau lwm lub.
• Muaj yog kiag li tsis muaj kev ntsuas ntawm inertia ntawm lub tsiv lub cev.
• Lub relativistic loj ntawm ib tug tsiv lub cev yog tsis yog txiav txim los ntawm tus ntawm gravitational rog rau nws.
• Yog hais tias lub cev hnyav yog sib npaug zos rau zero, nws yuav tau tsiv mus nyob rau hauv lub ceev ntawm lub teeb. Cov rov qab yog tsis muaj tseeb - cov kev ceev ntawm lub teeb yuav ncav cuag tsis tau tsuas yog lub massless hais.
• Tag nrho cov zog ntawm relativistic hais yog tau siv cov nram qab no qhia:

Qhov xwm ntawm loj

Kom txog rau thaum nyuam qhuav, science twb xav hais tias qhov loj ntawm tej particle yog tshwm sim los ntawm electromagnetic xwm, tab sis rau hnub tim nws los ua npe hu hais tias nyob rau hauv no txoj kev uas nws tseem tau los piav qhia txog tsuas ib tug me me ib feem ntawm nws - yog qhov tseem ceeb pab los ntawm qhov xwm ntawm tus muaj zog sis, sawv los ntawm tus gluons. Txawm li cas los, qhov no txoj kev muaj peev xwm tsis tau piav los ntawm qhov loj ntawm ib tug kaum os cov hais, qhov uas twb tsis tau tau elucidated.

Relativistic loj nce

Cov tshwm sim ntawm tag nrho cov theorems thiab kev cai piav saum toj no yuav qhia kom meej meej txaus, tab sis yog, thiab lub amazing txheej txheem. Yog hais tias ib lub cev yog tsiv txheeb ze rau txhua lwm yam nrog tej ceev, nws tsis thiab lub cev sab hauv, yog hais tias tus thawj lub cev yog ib qhov system kev hloov. Ntawm cov hoob kawm, thaum uas tsis muaj speeds nws yog yuav luag tsis tau hnov li, tab sis cov nyhuv tseem yuav tam sim no.

Ib tug yuav pabneeg ib tug piv txwv yooj yim - lwm tso cai ntawm lub sij hawm nyob rau hauv ib tug mus rau 60 km / h tsheb ciav hlau. Ces tus nram qab no mis yog xam coefficient ntawm variation ntawm cov tsis.

Qhov no mis twb tseem piav saum toj no. Pauv tag nrho cov ntaub ntawv nyob rau hauv nws (thaum c ≈ 1 x 10 ⁹ km / h) nrog cov nram qab no tshwm sim:

Obviously, qhov kev hloov no tsis tshua muaj neeg me me thiab tsis hloov qhov kev kawm ntawm cov sij hawm li hais tias nws yog pom.