Как энергия переходит в материю при разгоне частиц? Например, при разгоне ядра углерода с энергией 60 МэВ создается множество частиц с большей массой. Значит ли это, что энергия перешла в материю?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
3
3 ответа
Поделиться

Уберем из вопроса несколько слов,  не относящихся к сути.  А суть вопроса — Как энергия переходит в материю?

⋇ На уровне элементарных частиц, одним из примеров перехода массы в энергию является распад нейтрального пиона на два гамма-кванта (π⁰ → 2γ) или реакция аннигиляции электрон-позитронной пары (e⁻ + e⁺ → 2γ), где массы π⁰  и e⁻e⁺-пары полностью переходят в радиационную энергию, согласно E = mc².
⋇ Примером частичного перехода массы в энергию (дефект масс) является реакции синтеза Гелия в центре Солнца с выделением энергии, которая вот уже более 4 млрд лет греет Землю. При этом масса Солнца уменьшается.
⋇ На горизонте событий чёрной дыры возможны процессы рождения фотонов (или e⁻e⁺ пар) из вакуума (излучение Хокинга) и при этом масса чёрной дыры соответственно уменьшается.

Переход энергии в массу — рождение e⁻e⁺ пары фотоном в магнитосферах нейтронных звезд (γ → e⁻ + e⁺) или прямое рождение e⁻e⁺ пары гамма-квантом в электростатическом поле ядра (γ + A → A* + e⁻ + e⁺). Большой набор процессов фоторождения адронов: γ + p → p + K⁺ + K⁻ ... Термин фоторождение говорит сам за себя. Да и вся наша Вселенная по-видимому была результатом перехода энергии в пространство-время и массу перед началом Большого Взрыва в результате флюктуации квантового скалярного поля. 

Что касается углерода (¹²C). Энергия 60 МэВ это очень мало (5 МэВ на нуклон) для ядра углерода, чтобы создать множество частиц. Необходимы энергии в 1000 и более раз выше. Тогда в результате каскадных процессов рождения частиц в мишени могут происходить как процессы фоторождения адронов, так и рождения e⁻e⁺ пар вторичными гамма квантами в поле ядра мишени. Но вклад и масса таких частиц все же будут малыми.

Как же энергия переходит в матерю? Это имеет объяснение только в рамках квантовой теории поля, где все частицы представляют собой возмущения соответствующих квантовых полей. Взаимодействие этих полей с вакуумным полем приводит к рождению реальных частиц. И не старайтесь это понять в рамках здравого смысла , если у вас оценка по квантовой теории поля была 3 или меньше.

7
-2

Очередной безработный бред от супермаркета.

-7
Ответить

Что за супермаркет?

0
Ответить
Прокомментировать

Не нужно думать о материи так, будто бы она является чем-то совсем иным, нежели энергия. То, что мы воспринимаем как материю, - это просто определённая форма энергии. Точно так же, как и видимый глазом свет - это просто электромагнитные волны в определённом диапазоне. С помощью оптических приборов можно изменять частоту волн, делая видимые волны из невидимых и наоборот. При этом не будет никакого появления света из ничего или перехода света в ничто. Будет просто изменение частоты волн.

Или ещё пример. Закипание воды кажется качественным переходом из одного состояния в какое-то совсем другое. В результате нагрева обычная вода становится кипящей. Но в действительности никакого магического перехода при температуре 100 градусов не происходит. Просто при нагреве вода начинает испаряться сильнее. И при 100 градусах интенсивность испарения достигает такой силы, что давление пара начинает превышать атмосферное. Масса воды, на которую атмосфера давит сверху, больше не может сдерживать образование пузырьков пара внутри себя. Вода начинает испаряться прямо внутрь самой себя, а пар затем раздвигает воду и выбирается наверх. Кажется, что произошёл какой-то переход, но, на самом деле, всего лишь давление пара на воду изнутри стало чуть больше, чем атмосферное, которое давит на воду сверху. Это внутреннее давление плавно росло при нагреве и перестало расти сразу же, как только вода перестала сдерживать пар внутри себя.

С энергией происходит что-то подобное. При разгоне на ускорителе энергия, имеющая определённые параметры и выглядящая как материя одного вида, претерпевает какие-то изменения, её параметры меняются, и она начинает выглядеть как материя другого вида.

2
0
Прокомментировать

Энергия нематериальна и в материю не переходит. Материализация духов - это в других темах, к физике отношения не имеет. Равно и материя в энергию переходить не может. В любом процессе сколько энергии было, столько и осталось - закон сохранения энергии.

При разгоне частицы в ускорители энергия электрического поля переходит в кинетическую энергию частиц.. При столкновениях частиц кинетическая энергия этих частиц превращается в энергию покоя образовавшихся частиц.

60 млрд. эВ (60 МэВ) - это не мощность, а энергия, которую ускоритель сообщает разгоняемой частице.

Владимир Замятинотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
6
-5

Прошу прощение, ошибся. Действительно, не мощность, а энергия. Но суть вопроса не в этом. Откуда появилась новая материя (раз суммарная масса стала больше, то, соответственно и материи стало больше), если единственным внешним влиянием на частицу стало приложение к ней энергии? Буду рад ответу и премного благодарен.

0
Ответить

Новая материя не появилась. Материя нам известна в двух формах - вещество и поле. И она может превращаться из одной в другую. Вот в этом процессе и происходит превращение поля в вещество.

Суммарная масса тоже не изменилась. В замкнутой системе масса постоянна. К тому же масса не есть мера "количества" материи. Материя - это вообще не физическая величина. У неё нет количества. Вообще, это понятие скорее философское, чем физическое. Лучше им пользоваться как можно меньше.

Полагаю, вам будет интересно почитать вот эту статью: Лев Окунь. Масса, энергия, относительность .

-2
Ответить
Ещё 7 комментариев

За статью спасибо. Однако из неё не следует что кинетическая энергия не может превратиться в массу покоя при взаимодействии. 

0
Ответить

Энергия не может превращаться ни во что, кроме других видов энергии. Закон сохранения энергии.

При столкновении частиц в коллайдере кинетическая энергия сталкиваются частиц превращается в энергию покоя, энергию излучения и кинетическую энергию возникающих частиц.

-2
Ответить

Зато с законом сохранения массы не всё так однозначно.

0
Ответить

С сохранением массы всё однозначно. В замкнутой (изолированной) системе масса сохраняется. Это прямое следствие законов сохранения энергии и импульса. Вот на картинке определение массы:

Ясно, что если энергия (Е) и импульс (р) сохраняются, то и масса (m) сохраняется.

А не называется это "законом сохранения массы" потому, что масса есть величина неаддитивная. А законы сохранения - они про аддитивные величины.

0
Ответить

Только не масса в замкнутой системе, а масса замкнутой системы. Поскольку импульс у частиц может взаимно погаситься или появится. Тогда для внешнего наблюдателя энергия превратиться в массу покоя или наоборот. Наверно.

0
Ответить

Энергия не может превратиться в массу (даже в массу "покоя", хоть это и неграмотный термин). И масса не может превратиться в энергию.

Что такое "импульс может погаситься или появиться", науке неизвестно.

Вы разделом форума не ошиблись?

0
Ответить

Две импульса с разнонаправленным вектором взаимно обнуляеться. Что не так. 

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить