Теория относительности. Учебное пособие. Розман Г.А. - 49 стр.

     Çàìêíóòîñòü ñèñòåìû ïîçâîëÿåò ñîñòàâèòü ðàâåíñòâî:                   Íî êàê æå ôèçèêè ñìîãëè îòêðûòü ìíîæåñòâî ýëåìåíòàðíûõ
                                                                     ÷àñòèö (ñåé÷àñ èõ èçâåñòíî áîëåå 300!), óñòàíîâèòü èõ
              m B c 2 + m 2A c 4 + p 2 c 2 = m B2 c 4 + p 2 c 2 .    ýëåêòðè÷åñêèé çàðÿä, ìàññó è äðóãèå ôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè?
    Âîçâåäåì îáå ñòîðîíû ðàâåíñòâà â êâàäðàò è ïåðåíåñåì âñå         Âñå ýòî óäàëîñü ñäåëàòü, ïðèâîäÿ ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû âî
÷ëåíû â îäíó ñòîðîíó åãî, ïîëó÷àåì:                                  âçàèìîäåéñòâèÿ, òàê êàê òîëüêî â òàêîì ñëó÷àå ìîæíî âûÿâèòü è
                                                                     êîëè÷åñòâåííî îïðåäåëèòü ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà ýëåìåíòàðíûõ
                      2m B c 2 m 2A c 4 + p 2 c 2 + m 2A c 4 = 0 .   ÷àñòèö, óñòàíîâèòü èõ “õàðàêòåð”. ×òîáû ïðèâåñòè ÷àñòèöû âî
     Ýòî ðàâåíñòâî äëÿ ðåàëüíûõ ÷àñòèö íå ìîæåò âûïîëíÿòüñÿ,         âçàèìîäåéñòâèå, èõ íàäî “ñòîëêíóòü”, ïðåäâàðèòåëüíî óâåëè÷èâ
òàê êàê âñå åãî ÷ëåíû - ïîëîæèòåëüíûå âåëè÷èíû. Òàêèì îáðàçîì,       èõ ñêîðîñòü, ýíåðãèþ äâèæåíèÿ.
ñäåëàííîå â óñëîâèè çàäà÷è ïðåäïîëîæåíèå, ÷òî ïðè                         ×èòàòåëþ, î÷åâèäíî, èçâåñòíû ðàçëè÷íûå óñêîðèòåëüíûå
ñòîëêíîâåíèè ñ äâèæóùåéñÿ ÷àñòèöåé À ðàíåå íåïîäâèæíàÿ               óñòðîéñòâà (öèêëîòðîí, áåòàòðîí, ñèíõðîòðîí è ò. ä.), â êîòîðûõ
÷àñòèöà  ïîãëîòèò ÷àñòèöó À è îñòàíåòñÿ ïðåæíåé ÷àñòèöåé Â,         èñïîëüçóþòñÿ ýëåêòðè÷åñêèå è ìàãíèòíûå ïîëÿ. Ñ èõ ïîìîùüþ
íåâîçìîæíî. Íàïðèìåð, ôîòîí, íàëåòàÿ íà ñâîáîäíûé ýëåêòðîí,          îñóùåñòâëÿåòñÿ ïðîöåññ óñêîðåíèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö, êîòîðûå
êàê â ýôôåêòå Êîìïòîíà, íå ìîæåò áûòü ïîãëîùåí ýëåêòðîíîì.           çàòåì è ïðèâîäÿòñÿ âî âçàèìîäåéñòâèå. Â ïîñëåäíèå ãîäû øèðîêî
 ðåçóëüòàòå ñòîëêíîâåíèÿ ôîòîíà ñ íåïîäâèæíûì ýëåêòðîíîì            èñïîëüçóåòñÿ ìåòîä èññëåäîâàíèÿ ñâîéñòâ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö,
âîçíèêíåò ôîòîí ðàññåÿíèÿ è ýëåêòðîí îòäà÷è .                        êîãäà ýòè ÷àñòèöû ëåòÿò íàâñòðå÷ó äðóã äðóãó (“ìåòîä âñòðå÷íûõ
      Ñîâñåì äðóãîå äåëî, åñëè â ðåçóëüòàòå ñòîëêíîâåíèÿ áóäóò       ïóñêîâ”). Íèæå ïðè ðåøåíèè çàäà÷è ìû óâèäèì ïðåèìóùåñòâà
ðîæäàòüñÿ è äðóãèå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû.                             ýòîãî ìåòîäà.
                                                                          ×òîáû óâèäåòü ðåçóëüòàò âçàèìîäåéñòâèÿ ÷àñòèö ìåæäó
          Çàäà÷à ¹7. Ñòîëêíîâåíèå ðåëÿòèâèñòñêèõ ÷àñòèö              ñîáîé èëè ñî ñðåäîé, ÷åðåç êîòîðóþ îíè ïðîëåòàþò, èñïîëüçóþòñÿ
      Ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû îáðàçóþò îñîáûé ìèð - ìèêðîìèð.           ðàçëè÷íûå ðåãèñòðàöèîííûå óñòðîéñòâà òèïà “ñ÷åò÷èêîâ”,
                                                                     ðàçëè÷íûõ “êàìåð” (êàìåðà Âèëüñîíà, èîíèçàöèîííàÿ,
Èõ íåëüçÿ óâèäåòü äàæå â ýëåêòðîííûé ìèêðîñêîï, äàþùèé
                                                                     ïóçûðüêîâàÿ, è äð.), ôîòîïëàñòèíêè è ò.ä.
óâåëè÷åíèå óãëà çðåíèÿ â ìèëëèîíû ðàç. Âåäü ýëåìåíòàðíûå
                                                                          Ðàññìîòðèì ïðîöåññ ñòîëêíîâåíèÿ äâóõ ýëåìåíòàðíûõ
÷àñòèöû (ýëåêòðîíû, ïîçèòðîíû, ìåçîíû, ïðîòîíû, íåéòðîíû è           ÷àñòèö íà ïðèìåðå ðåàëüíî îñóùåñòâëÿþùåéñÿ ðåàêöèè.
äð.) â 105 ðàç ìåíüøå àòîìîâ, à ïîñëåäíèå âî ñòîëüêî ðàç ìåíüøå           Îïðåäåëèòü ýíåðãèþ âçàèìîäåéñòâèÿ íåïîäâèæíîãî ïðîòîíà
ðàçìåðîâ ñðåäíåãî ÿáëîêà, âî ñêîëüêî îíî ìåíüøå Çåìëè. È âñå         ñ íàëåòàþùèì íà íåãî ïðîòîíîì, åñëè ýíåðãèÿ ïîñëåäíåãî 70 ÃýÂ.
æå ó÷åííûì óäàëîñü ïðîíèêíóòü â ìèêðîìèð è îáíàðóæèòü ó                   Çàïèøåì óñëîâèå çàäà÷è êðàòêî, âûáåðåì ÈÑÎ è äàëåå áóäåì
ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö óäèâèòåëüíûå, èíîãäà ñòðàííûå,                   ðåøàòü çàäà÷ó ïî îáùåìó ïëàíó.
íåïðèâû÷íûå ñâîéñòâà. Óäàëîñü óñòàíîâèòü âðåìÿ èõ æèçíè              Íàéòè       E âç
(íåêîòîðûå ýëåìåíòàðíûå ÷àñòèöû æèâóò âñåãî ëèøü
10-23 ñ, äðóãèå - “äîëãîæèâóùèå” èñ÷åçàþò, ïðåâðàùàÿñü â äðóãèå                 m p = 1,67 ⋅ 10 −27 êã
÷àñòèöû, çà 10 -8 ñ (îäíà ñòîìèëëèîííàÿ äîëÿ ñåêóíäû!),                         v p1 = 0
                                                                     Äàíî                                  Ðåøåíèå
îïðåäåëåíû ìàññû ÷àñòèö è ïðîèçâåäåíà èõ ñèñòåìàòèçàöèÿ. È                      E p 2 = 70 ÃýÂ
âñå æå ê êîíöó ÕÕ â. ôèçèêàì íå óäàëîñü ñîçäàòü ïîëíóþ òåîðèþ
                                                                         Âûáåðåì ÈÑÎ “Ëàáîðàòîðèÿ”, â êîòîðîé íàõîäÿòñÿ âñå
ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö.
                                                                     íåîáõîäèìûå ïðèáîðû, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ìû íå òîëüêî
96                                                                                                                               97