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
2 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.

10
-2

Очередной безработный бред от супермаркета.

-10
Ответить

Что за супермаркет?

+3
Ответить
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 ускорителе 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
-8

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 .

-1
Ответить
Ещё 8 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

У вас с русским языком не так. То, что импульс аддитивен, всем известно.

0
Ответить
Прокомментировать
Ответить