v2.0.9794.34739
Fizyka dla każdego
Czasoprzestrzeń i kinematyka relatywistyczna · 1 min czytania

Próg wytworzenia pionu przy nieruchomym protonie

Opublikowano: 25.10.2026
Wyślij link e-mailem Własna poczta Komentarze: 0

Oceń ten artykuł: od 1 do 5 gwiazdek
(0 głosów) . Jeszcze nie oddano głosów.

Kliknij gwiazdkę, aby od razu oddać ocenę. Klawiaturą wybierz gwiazdkę klawiszem Tab i naciśnij Enter lub spację. Jeden głos na materiał z danej przeglądarki.

Rozważ reakcję p + p → p + p + π⁰. Jeden proton początkowo spoczywa w laboratorium. Użyj zaokrąglonych danych ćwiczeniowych mpc² = 938 MeV i mπc² = 135 MeV. Oblicz progową energię kinetyczną oraz całkowitą energię padającego protonu. Wyznacz szybkość układu środka pędu na progu. Wyjaśnij, dlaczego samo dostarczenie 135 MeV energii kinetycznej nie wystarcza i czy produkty na progu muszą spoczywać w laboratorium.

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wskazówka

Końcowa suma energii spoczynkowych to 2 · 938 + 135 MeV. Z definicji układu środka pędu V/c = pcałkc/Ecałk; tarcza wnosi energię spoczynkową, ale początkowo nie wnosi pędu.

Rozwiązanie

Próg dotyczy energii całej pary w jej układzie środka pędu

Energia progowa w SP wynosi 2 · 938 + 135 = 2011 MeV. W laboratorium korzystamy z e = 938 MeV i ε = 135 MeV:

E_{k,\mathrm{prog}}=2\cdot135+\frac{135^2}{2\cdot938}\,\mathrm{MeV}\approx279{,}71482\,\mathrm{MeV}.

Całkowita energia padającego protonu wynosi Ea = 938 + 279,71482 ≈ 1217,71482 MeV. Cała para ma w laboratorium około 2155,71482 MeV. Podane dalsze cyfry służą kontroli rachunku z zadanych zaokrąglonych mas, nie oznaczają dokładności fizycznych stałych.

Produkty zachowują wspólny ruch

Pęd pocisku spełnia pac = √(Ea² − e²). Po zapisaniu Ea = e + Ek otrzymujemy:

\frac{V_{\mathrm{SP}}}{c}=\frac{\sqrt{E_k(E_k+2e)}}{E_k+2e}=\sqrt{\frac{E_k}{E_k+2e}}\approx0{,}360215.

Zatem prędkość SP ma zwrot zgodny z wiązką i szybkość około 0,36022c. Na granicy progowej produkty są nieruchome względem siebie w SP, lecz w laboratorium cała grupa ma właśnie tę prędkość. Zatrzymanie wszystkich produktów w laboratorium naruszyłoby zachowanie niezerowego początkowego pędu.

Sprawdzamy pozornie wystarczające 135 MeV

Gdy Ek = 135 MeV, energia SP wynosi √(4 · 938² + 2 · 938 · 135) MeV ≈ 1942,33 MeV, mniej niż wymagane 2011 MeV. Część energii musi pozostać w ruchu środka pędu. To powód progu wyższego niż sama energia spoczynkowa pionu.

Wynik jest progiem kinematycznym przy zadanych masach. Nie przewiduje liczby powstających pionów ani wartości przekroju czynnego dokładnie na progu. Zmienienie zestawu końcowych cząstek wymagałoby nowego bilansu.

Powiązana teoria

Próg reakcji: energia w układzie środka pędu, tarcza i zderzacz

Dalsza lektura

Materiał referencyjny

Najpierw spróbuj samodzielnie. Zapisz dane, wybierz prawa fizyczne i sprawdź jednostki. Przejdź do zadań ze sprawdzaniem odpowiedzi »

Ostatnie materiały autora

Wszystkie materiały autora »

Komentarze (0)

Nie ma jeszcze opublikowanych komentarzy. Rozpocznij rozmowę o tym materiale.

Dodaj komentarz

Możesz komentować jako gość lub zalogować się, aby użyć danych konta. Utwórz konto

Emotikony

Zaznacz tekst i wybierz formatowanie lub użyj Ctrl/Cmd+B, I, U w polu komentarza. Znaczniki HTML nie są wykonywane.

Wybór wszystkich komentarzy obejmuje odpowiedzi. Powiadomienia wymagają potwierdzenia adresu; zrezygnujesz z nich przez link w wiadomości.

← Wróć do działu: Zadania Do góry ↑
Nie znalazłeś szukanego materiału? Napisz do nas — pomóż nam rozwijać Fizykę dla każdego.