Перейти к содержанию
  • записей
    20
  • комментариев
    78
  • просмотра
    29 203

Как безмассовые частицы обретают массу?

марклар

5 741 просмотр

Безмассовые частицы – это частицы с массой покоя равной нулю. Это значит, что они не имели бы массы, если бы всё время находились в состоянии покоя. Но безмассовые частицы всегда двигаются только со скоростью света, обладая при этом энергией, равной:

E = энергия одного кванта,

где h постоянная Планка, ν (греческая буква ню) – частота колебания.

Теперь воспользуемся самой знаменитой в мире формулой, которую я даже не буду пояснять:

E = mc².

Таким образом, = mc². Откуда получаем ответ на вопрос из заголовка: m = /c². В двух словах это можно выразить так: волна – это энергия, а энергия – это масса.

***

И напоследок несколько расчётов массы фотона для различных длин волн.

Средней длине волны видимого спектра электромагнитного излучения λ = 580 нм (жёлтый свет) соответствует частота колебания

ν = c= 299 792 458 [м/с] / (580 × 10-9 [м]) = 5,1688 × 1014 Гц.

Масса при этом будет равна:

m = /c² = 4,1357 × 10-15 [эВ·с] × 5,1688 × 1014 [Гц] /с² = 2,13766 эВ/с²,

что равно примерно 3,8 × 10-36 кг.

Гамма-кванты могут быть в миллионы раз тяжелее (поскольку m в прямой линейной зависимости от ν). Для пикометровой волны частота колебания равна

ν = c= 299 792 458 [м/с] / 10-12 [м] = 2,9979× 1020 Гц, откуда:

m = /c² = 4,1357 × 10-15 [эВ·с] × 2,9979 × 1020 [Гц] /с² = 1,2399 МэВ/с²,

что равно примерно 2,2 × 10-30 кг.

А вот какую массу имеют фотоны в вашей микроволновой печи. Для ν =2,45 ГГц получаем:

m = /c² = 4,1357 × 10-15 [эВ·с] × 2,45 × 109 [Гц] /с² = 1,0132 × 10-5 эВ/с²,

что равно примерно 1,8 × 10-41 кг.

Для сравнения:

- масса электрона me = 5,1100 × 105 эВ/c² = 9,1 × 10-31 кг.

- масса протона mp = 9,3827 × 108 эВ/c² = 1,7 × 10-27 кг.

- масса бозона Хиггса mH° = 1,2560 × 1011 эВ/c² = 2,2× 10-25 кг.



12 Комментариев


Рекомендуемые комментарии

Не, ну я не силен в физике, чтобы гнуть пальцы. Я думаю, если кому и под силу поставить ее под сомнение, то Стивену Хокингу (кстати, в другой теме я оставлял коммент о том, что он поставил под сомнение существование черных дыр).

 

И конечно, как простой обыватель, я часто путаю понятия массы и веса.

Но мне просто интересно. Вот у движущегося фотона есть масса. Значит у группы фотонов есть суммарная масса. Получается, что теоретически можно получить световой поток массой, например, в 9 граммов. Это я веду к бластерам.)))))))

 

С другой стороны, плотный поток света - это лазер (кстати, я недавно читал на ленте, что американцы создали первый боевой лазер). Лазер деформирует поверхность, равно как и какое--нибудь твердое физическое тело, летящее с определенной скоростью. Получается. Что есть масса? Энергия.))))))) И мы вернулись к формуле Эйнштейна))))))

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

И конечно, как простой обыватель, я часто путаю понятия массы и веса.

Ну тут как раз всё просто. Вес – это сила P = mg, а масса – скалярная величина. В системе СИ вес измеряется в ньютонах (Н), а масса – в килограммах (кг).

Путаница возможна из-за того, что весы измеряют вес не в килограммах (и даже не в ньютонах), а в килограмм-силах (кгс) – единица измерения силы в системе МКГСС.

Вес в кгс = вес в Н / [безразмерные 9,8] = масса в кг × 1 м/с² – т.е. вес в кгс численно равен массе в кг в условиях g = 9,8 м/с². Так, чтобы узнать свою массу на Луне, вам придётся умножить показания весов на 9,8 и разделить на 1,7.

 

 

Получается, что теоретически можно получить световой поток массой, например, в 9 граммов.

Конечно, можно. Свет – это волна, волна – это энергия, а энергия – это масса. Однако фотон – это безмассовая частица, так что mg = 0, поэтому 9 г на весах мы в принципе не увидим.

 

Лазер деформирует поверхность, равно как и какое--нибудь твердое физическое тело, летящее с определенной скоростью.

Масса фотона проявляет себя в виде импульса p = E/c (= mc) – и это экспериментально наблюдаемое явление.

 

Что есть масса? Энергия.))))))) И мы вернулись к формуле Эйнштейна))))))

Формула E = mc² говорит нам, что масса и энергия – эквивалентны. Так, например, известно, что тёмная энергия(!) вносит 74% в общую массу Вселенной.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

ν = c/λ = 299 792 458 [м/с] / (580 × 10-9 [м]) = 5,1688 × 1014 Гц.

Масса при этом будет равна: 

/c² = 4,1357 × 10-15 [эВ·с] × 5,1688 × 1014 [Гц] /с² = 2,13766 эВ/с²,

что равно примерно 3,8 × 10-36 кг.

 
ν c/λ = 299 792 458 [м/с] / 10-12 [м] = 2,9979× 1020 Гц, откуда: 

/c² = 4,1357 × 10-15 [эВ·с] × 2,9979 × 1020 [Гц] /с² = 1,2399 МэВ/с²,

что равно примерно 2,2 × 10-30 кг.

-Вот с этого и надо было начинать, сразу и без лишних предупреждений, а то столько лишних слов было. Теперь для меня, человека получавшего 3-ки по Физике исключительно из жалости, всё стало ясно: мозаика сложилась.  

-)))))

  • гуд 1

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

L, можешь считать это необязательным приложением. Я просто должен был показать, как это работает. Но, поверь, это проще, чем кажется. Я просто подставлял значения в формулу /c², где h и c – константы, а ν – свободный параметр.

 

IL, как всегда креативно. Следующая фраза Бонда должна быть такой:

– Сэр, тут есть одна проблема. Стоуны и фунты – это масса, а килограмм-сила – это вес. Я мог бы перевести массу в вес, если бы вы добавили в начальные условия, что g = 9,8 м/с². В противном случае я вынужден просить о моей отставке.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий

– У нас серьёзная организация, 007, а не кафедра физмата! Веедите "жэ" сами в начальные условия!

– Я так не могу, сэр. Я перед кафедрой физмата в долгу. Она не раз рисковала ради меня.

– Ваша отставка принята. Лицензия на убийство отозвана. Сдайте своё оружие.

Поделиться этим комментарием


Ссылка на комментарий
×