概念を理解する
* エネルギーの保存: 減衰プロセスでは、システムの総エネルギーは一定のままです。このエネルギーには、残りの質量エネルギー(E =MC²)とフラグメントの運動エネルギーが含まれます。
* 相対論的運動エネルギー: 相対論的速度で移動する粒子の運動エネルギー(光の速度に近い)は、次のように与えられます。
ke =(γ -1)mc²
どこ:
*γ(ガンマ)はローレンツ因子です:γ=1 /√(1-(v² /c²))
* mは粒子の残りの質量です
* vは粒子の速度です
* Cは光の速度です
計算
1。不安定な粒子の初期休憩量エネルギーを計算します:
e_initial =m_initial *c²=(3.34 * 10^-27 kg) *(3 * 10^8 m/s)²
e_initial≈3.006 * 10^-10 j
2。各フラグメントのローレンツ因子(γ)を計算します:
*γ₁=1 /√(1-(0.987C)² /C²)≈5.74
*γ₂=1 /√(1-(-0.868C)² /C²)≈2.04
3。各フラグメントの運動エネルギーを計算します:
*ke₁=(γ₁ -1) *m₁ *c²
*ke₂=(γ₂ -1) *m₂ *c²
4。エネルギーの保存を適用:
e_initial =ke₁ +ke₂ +m₁c² +m₂c²
3.006 * 10^-10 j =(γ₁-1) *m₁ *c² +(γ₂ -1) *m₂ *c² +m₁c² +m₂c²
5。方程式を簡素化:
3.006 * 10^-10 j =(γ₁ *m₁ *c²) +(γ₂ *m₂ *c²)
6。 velocities factorsとLorentz因子を使用してM₁とM₂を解く:
2つの未知(M₁およびM₂)と1つの方程式があります。両方の質量を解くために別の方程式が必要です。この追加情報は、質量の比率やその運動量間の関係など、問題の声明で提供される場合があります。
追加情報がなければ、もう1つのフラグメントの残りの質量を他の断片に関して表現できます。たとえば、m₁:を解くことができます
m₁=(3.006 * 10^-10 j-(γ₂ *m₂ *c²) /(γ₁ *c²)
重要な注意: 断片の個々の休憩量を、それ以上の情報なしで決定することはできません。 1つの質量を他方の点でしか表現できません。