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速度が光の速度に近づくと質量が無限に増加した場合、粒子加速器はどのようにそのような高速で粒子を処理しますか?

特別な相対性理論の重要な概念に触れていますが、高速での質量増加について話す方法は少し時代遅れです。

これが本当に起こっていることの内訳です:

1。質量の増加の誤解:

* 相対論的質量: 過去には、物理​​学者はしばしば「相対論的質量」について語っていました。これは、物体が光の速度に近づくにつれてオブジェクトの質量が増加するという考えです。 この概念はまだ一部の教科書で使用されていますが、それについて考える最も正確な方法ではありません。

* 現代の見解: 今日、物理学者は質量が不変であることを理解しています オブジェクトのプロパティ。速度で変化しません。 代わりに、変更はオブジェクトのエネルギーです および勢い

2。 相対性理論のエネルギーと勢い:

*オブジェクトが加速すると、そのエネルギーが増加します。このエネルギーは、運動エネルギー(運動のエネルギー)だけでなく、オブジェクトの休憩量からの寄与も含まれます。 これは、アインシュタインの有名な方程式E =MC²によって与えられます。

*オブジェクトの勢いも増加します。

3。粒子アクセラレータの仕組み:

*粒子加速器は、粒子を非常に高速に加速することにより機能します。 これらの粒子は通常、電子、陽子、またはイオンです。

* 問題: 粒子が光の速度に近づくほど、それをさらに加速するためにより多くのエネルギーが必要です。これは、その勢いが劇的に増加するためです。

* 解決策: 粒子加速器は、強力な磁場を使用して、粒子を導き、加速します。 また、「同期加速度」と呼ばれるプロセスを使用して、粒子を同期させ、粒子が拡大しないようにします。

4。 無限の質量なし:

*粒子を光の速度まで加速することは不可能です。 粒子が光の速度に近づくと、そのエネルギーと勢いは無限に増加します。 これは、光の速度に到達するために無限の量のエネルギーが必要であることを意味しますが、これは物理的に不可能です。

* LHC: 大型ハドロンコライダー(LHC)は、世界で最も強力な粒子加速器です。陽子を光の速度の約99.999991%に加速します。 この信じられないほどの速度でさえ、陽子は無限の質量に達していません。彼らは単に非常に高いエネルギーと勢いを持っています。

要約:

*粒子加速器は、質量が不変の特性であるため、「無限の質量」のポイントまで粒子を加速しません。

*それらは粒子を非常に高速に加速し、エネルギーと勢いが大幅に増加します。

*そのような高速に粒子を加速する際の課題は、光の速度に近づくにつれて必要なエネルギーの指数関数的な増加にあります。

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