3. Massa ja energia suhteellisuusteoriassa

Lepomassa ei ole kokonaisenergia #

Invariantti massa m on sama kaikille inertiaalihavaitsijoille. Energia E ja liikemäärä p riippuvat koordinaatistosta:

E^2=p^2c^2+m^2c^4.

p tarkoittaa kolmiulotteisen liikemäärän suuruutta. Lepotilassa E₀=mc²; liike-energia on K=E−E₀. Massattomalle fotonille E=pc. Hiukkasen liikuttaminen ei muuta sen invarianttia massaa.

Yhdistelmäjärjestelmät #

Järjestelmän kokonaisenergia ja kokonaisliikemäärä ratkaisevat sen massan:

M^2c^4=E_{\rm tot}^2-c^2|\mathbf P_{\rm tot}|^2.

Kokonaisliikemäärän ollessa nolla Mc²=Etot. Sidotun atomin massa on pienempi kuin erillisen ytimen ja elektronien massojen summa. Nukleonin massa on vahvasti vuorovaikuttavan QCD-tilan energiaa, ei vain kolmen kvarkkimassan summa.

Luonnollisissa yksiköissä ℏ=c=1 energia ja massa ilmoitetaan usein GeV-yksiköissä; SI-järjestelmässä massaa vastaa GeV/c². Yksikkökonventio on palautettava numeerisessa laskussa.

Esimerkki: kaksi vastakkaisiin suuntiin etenevää samanenergistä fotonia muodostavat järjestelmän, jonka massa on 2E/c². Samaan suuntaan kulkevien fotonien kokonaisliikemäärä ei kumoudu.

Lähteet ja lisälukeminen #

Sisällys · Edellinen luku · Seuraava luku