Астронет > Масса покоя

по текстам по ключевым словам в глоссарии по сайтам перевод по каталогу

Масса покоя

- одна из основных характеристик элементарных частиц, определяется как масса частицы в системе отсчёта, по отношению к к-рой частица покоится. Все стабильные элементарные частицы обладают строго определёнными значениями М. п., присущими данному сорту частиц. Из теории относительности следует, что всякое тело с М. п. m₀ обладает энергией $\varepsilon_0=m_0 c^2$ . Это и есть известное соотношение Эйнштейна, определяющее энергию покоя. Соотношение Эйнштейна позволяет определить М. п. в энергетич. единицах. В этом смысле в физике элементарных частиц иногда выражают М. п. в электронвольтах (эВ). Напр., М. п. электрона m₀=0,511 МэВ, нейтрона m₀= 939,57 МэВ, протона m₀= 938,28 МзВ, у $J/\psi$ -частицы m₀= 3,095 МэВ, у W-бозона $m_0\approx(81 \pm 2)$ ГэВ. Если тело движется и обладает импульсом р, то по теории относительности его полная энергия
$\varepsilon=\sqrt{\varepsilon_0^2+p^2c^2}=m_0c^2\sqrt{1+(p/m_0c)^2}$ (*)
или (при $p\ll m_0c$ ) $\varepsilon=\varepsilon_0+p^2/2m_0$ . Т.о., в нерелятивистской области (т.е. при скоростях, малых по сравнению со скоростью света) полная энергия свободной частицы может быть представлена как сумма энергии покоя и кинетич. энергии. Скорости частиц космич. лучей, а также частиц, получаемых на ускорителях, приближаются к скорости света. Такие частицы наз. ультрарелятивистскими (сверхрелятивнстскими). В этом случае $p\gg m_0c$ и полная энергия
$\varepsilon\approx pc+m_0^2c^4/2pc$ .

Кинетич. энергия частицы $\varepsilon_к=\varepsilon-m_0c^2$ . Величина $m=\varepsilon/c^2$ движущейся частицы характеризует её инерционные и гравитирующне св-ва. Её иногда наз. релятивистской массой. Соотношение между m и m₀ установлено спец. теорией относительности:
$m=m_0/\sqrt{1-v^2/c^2}$ ,
где v - скорость частицы. Отличие m от m₀ становится заметным лишь при скоростях движения, сравнимых со скоростью света. При $v\to c$ энергия частиц, обладающих М. п., неограниченно возрастает. М. п. фотонов, движущихся со скоростью света, равна нулю. Из ф-лы (*) следует, что у таких частиц $\varepsilon=c|{bf p}|$ .

Система, состоящая из неск. частиц (в т.ч. и с нулевой М. п.), обладает энергией покоя, вычисляемой по ф-ле
$\varepsilon_0^2=(\sum\varepsilon_i)^2-c^2(\sum p_i)^2$ ,
где $\varepsilon_i$ и p_i - энергия и импульс отдельной частицы. Из этой формулы по измеренным энергиям и импульсам продуктов распада определяют М. п. короткоживущих частиц. Квантовомеханическое соотношение неопределённостей $\Delta\varepsilon\Delta t\approx\hbar$ связывает время жизни частиц с шириной распределения по $\varepsilon_0$ , т.е. с неопределённостью в величине их М. п. Масса покоя составных связанных систем отличается от суммарной М. п. составляющих её частиц на величину энергии связи.

Кинетич. энергия теплового движения частиц в недрах звёзд главной последовательности порядка неск. кэВ, т.е. гораздо меньше, чем М. п. электрона (в энергетич. ед.). Это значит, что в таких звёздах частицы ведут себя как нерелятивистские - эффекты теории относительности пренебрежимо малы. Однако на заключит, стадиях звёздной эволюции в недрах звёзд могут возникать условия, когда кинетич. энергия теплового движения электронов в горячих массивных звёздах или энергия Ферми электронов в вырожденных ядрах звёзд начинают превышать М. п. электронов. Возможное наличие у нейтрино малой (~30 эВ) М. п. практически не проявляется в нейтринных процессах в звёздах, поскольку характерные энергии нейтрино в таких процессах значительно превышают величину М. п. Однако нейтрино с отличной от нуля М. п. могут испытывать т.н. нейтринные осцилляции (см. также Нейтринная астрофизика), к-рые могут существенно влиять на наблюдения потоков космич. нейтрино, в частности уменьшить в неск. раз поток электронных нейтрино от Солнца.

Если М. п. нейтрино ~ 30 эВ, то совр. средняя плотность Вселенной определяется, возможно, плотностью реликтовых нейтрино. В этом случае нейтрино определяют строение и эволюцию Вселенной, а эволюция неоднородностей их плотности определяла формирование и развитие структуры Вселенной (см. Модель горячей Вселенной).

(М.Ю. Хлопов)

М. Ю. Хлопов, "Физика Космоса", 1986
Глоссарий Astronet.ru

L | R | А | Б | В | Г | Д | Е | Ж | З | И | Й | К | Л | М | Н | О | П | Р | С | Т | У | Ф | Х | Ц | Ч | Ш | Щ | Э | Ю | Я

Публикации с ключевыми словами: масса покоя Публикации со словами: масса покоя
См. также: Масса покоя

Обсудить эту публикацию

Версия для печати