מסת מנוחה – הבדלי גרסאות
תוכן שנמחק תוכן שנוסף
הרחבה, הרחבה, הרחבה, עריכה |
|||
שורה 1:
'''מסת המנוחה'''
בהתאם לחוק [[שקילות המסה והאנרגיה]] (עבור מערכת שאינה בתנועה), <math>\ E=m_0c^2</math>, מסת המנוחה של גוף שווה לסך כל האנרגיה של הגוף חלקי ''c''<sup>2</sup>.
במקרה של מערכת נחה המכילה יותר מ[[חלקיק]] אחד, החלקיקים ינועו אחד ביחס לשני במערכת המנוחה ואינטראקציות שמקורם ב[[כוח יסוד|כוחות היסוד]] יפעלו ביניהם. סכום ה[[אנרגיה קינטית|אנרגיות הקינטיות]] של החלקיקים הוא הנמוך ביותר במערכת המנוחה, ועם זאת, האנרגיה הקינטית של החלקיקים ו[[אנרגיה פוטנציאלית|האנרגיה הפוטנציאלית]] של [[שדה (פיזיקה)|שדות הכח]] יגדילו את האנרגיה של הגוף הכולל אל מעל לסכום מסות המנוחה של החלקיקים הבודדים. מסת המנוחה של הגוף הכולל תהא על כן גדולה מסכום מסות המנוחה של החלקיקים הבודדים.
מסת המנוחה של חלקיקים הנעים במהירות האור בריק, למשל [[פוטון]] או [[ניוטרינו]], היא אפס.
==המרה של מסת מנוחה לאנרגיה==
המרה של מסת מנוחה לאנרגיה עשויה להתבצע בתהליך [[היתוך גרעיני]] (מיזוג) של חלקיקים או של [[ביקוע גרעיני]] (פיצול חלקיק). תהליכים אלו מתרחשים בטבע באופן ספונטני וניתן גם לבצעם בצורה מלאכותית.
כורים גרעיניים ונשק גרעיני עושים שימוש בהמרה של מסת מנוחה לאנרגיה על ידי ביקוע גרעיני. במכשירים אלה, חלקיק מורכב – לרוב גרעין של אורניום או פלוטוניום – מפוצל לשני חלקיקים קטנים יותר שמסת המנוחה הכוללת שלהם קטנה מזו של החלקיק המורכב. ההפרש במסת המנוחה הוך לאנרגיה הקינטית של שני התוצרים הקטנים יותר, ומהווה את המקור לאנרגיה של המכשיר. תופע זו עשוייה להתרחש באופן ספונטני בכורים גרעיניים טבעיים (למשל של אורניום), אך הינה נדירה למדי.
[[פצצת מימן]] או פצצה [[אנרגיה תרמו גרעינית|תרמו גרעינית]] עושה שימוש בדרך ההפוכה; באמצעות היתוך של גרעיני מימן יוצרים הליום, שלו מסת מנוחה קטנה יותר משל גרעיני המימן. שוב, בהתאם לחוק שימור האנרגיה, ההפרש בין מסת המנוחה התחילית לסופית משתחרר כאנרגיה. בטבע מתקיימים תהליכים אלו כל הזמן - האנרגיה התרמו-גרעינית, המשתחררת בעת היתוך גרעיני, היא מקור 'הדלק' של כוכבים, הבעירה הגרעינית המאירה אותם.
שורה 13 ⟵ 23:
:<math> m_0^2 = E^2 - \|\mathbf{p}\|^2\,</math>
מסת מנוחה זו זהה בכל מערכות הייחוס. ממשוואה זו ניתן להבין כי מסת המנוחה היא בעצם מידה [[מרחב-זמן|פסאודו-אוקלידית]] של [[4-וקטור]] התנע-אנרגיה, המחושב באמצעות הגירסה הייחסותית של [[משפט פיתגורס]] בה הסימון של מימד המרחב וזה של מימד הזמן נבדלים. גודל זה נשמר תחת כל [[טרנספורמציות לורנץ#סיווג טרנספורמציות לורנץ|boost או סיבוב לורנציאניים]] בארבעת המימדים.
במכניקת הקוונטים, מהווה מסת המנוחה פרמטר ב[[משוואת דיראק]] הייחסותית עבור [[חלקיק אלמנטרי]]. אופרטור [[מכניקת הקוונטים|הקוונט]] של דיראק מקביל ל-4-וקטור התנע של חלקיק.
מאחר שמסת המנוחה נגזרת מגדלים הנשמרים במהלך דעיכת או התפרקות חלקיק, היא מחושבת באמצעות האנרגיה והתנע של תוצרי הדעיכה או הפירוק של חלקיק יחיד - אלו שווים למסה של החלקיק שדעך.
| |||