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

Ta sama energia kinetyczna w wiązce i w dwóch wiązkach

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.

Dwie modelowe cząstki a mają energie spoczynkowe po 200 MeV. Łączna energia kinetyczna wynosi 400 MeV. W wariancie I jedna cząstka spoczywa, a cała energia kinetyczna należy do drugiej. W wariancie II cząstki mają po 200 MeV energii kinetycznej i poruszają się przeciwnie. Dla możliwej kinematycznie reakcji a + a → a + a + X wyznacz w obu wariantach graniczną energię spoczynkową X. Przyjmij swobodne produkty i brak dodatkowej energii wiązania. Czy porównanie przy tej samej energii laboratoryjnej daje ten sam wynik?

Pokaż rozwiązanieUkryj rozwiązanie
Wskazówka

W obu wariantach energia całkowita w laboratorium wynosi 800 MeV, ale całkowite pędy są inne. Najpierw oblicz ESP, potem odejmij energie spoczynkowe dwóch cząstek a.

Rozwiązanie

Ustalamy wspólny bilans początkowy

W obu układach porównawczych Ecałk = 200 + 200 + 400 = 800 MeV. Różni się rozdział energii ruchu i kierunki pędów. Nie wolno uznać, że przy tej samej sumie energii wszystkie stany końcowe są dostępne tak samo.

Wariant I: nieruchoma tarcza

Pocisk ma Ea = 600 MeV, a tarcza 200 MeV. Jego pęd wynosi pac = √(600² − 200²) MeV = √320000 MeV. Zatem:

E_{\mathrm{SP,I}}=\sqrt{800^2-320000}\,\mathrm{MeV}=400\sqrt2\,\mathrm{MeV}\approx565{,}68542\,\mathrm{MeV}.

Po odjęciu 400 MeV potrzebnych na dwie zachowane cząstki pozostaje granica mXc² ≈ 165,68542 MeV. Taka wartość odpowiada dokładnemu progowi, czyli zerowemu ruchowi względnemu produktów w SP.

Wariant II: przeciwbieżne jednakowe wiązki

Każda cząstka ma E = 400 MeV i |pc| = √(400² − 200²) MeV. Wektory są przeciwne, więc całkowity pęd wynosi zero. Laboratorium jest zarazem układem środka pędu: ESP,II = 800 MeV. Po odjęciu 400 MeV otrzymujemy mXc² = 400 MeV.

Stosunek granic to 400/(400√2 − 400) = √2 + 1 ≈ 2,41421. Nie oznacza to wytworzenia energii przez zderzacz: oba warianty miały te same 800 MeV energii całkowitej. W wariancie tarczy większa część pozostaje w ruchu układu produktów względem laboratorium.

Jak czytać porównanie?

Oba słupki w teorii przedstawiają ESP, a nie całkowitą energię laboratoryjną. Porównanie wyłącznie sum 800 MeV nie odróżniłoby wariantów i byłoby niewystarczające. Rzeczywista produkcja X wymaga ponadto dozwolonego oddziaływania i pozostałych praw zachowania; podaliśmy jedynie granice kinematyczne dla modelu.

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.