Γιατί η μάζα των ηλεκτρονίων αλλάζει με την ταχύτητά του;
Θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν:
* Ειδική σχετικότητα: Η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν δηλώνει ότι οι νόμοι της φυσικής είναι οι ίδιοι για όλους τους παρατηρητές σε ομοιόμορφη κίνηση. Αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό είναι σταθερή για όλους τους παρατηρητές, ανεξάρτητα από τη δική τους κίνηση.
* Χρόνος διαστολή και συστολή μήκους: Αυτή η σταθερότητα της ταχύτητας του φωτός έχει κάποιες εκπληκτικές συνέπειες. Ο ένας είναι ότι ο χρόνος επιβραδύνεται για αντικείμενα που κινούνται σε υψηλές ταχύτητες σε σχέση με έναν ακίνητο παρατηρητή (διαστολή χρόνου). Ένα άλλο είναι ότι τα αντικείμενα που κινούνται με υψηλές ταχύτητες φαίνεται να είναι μικρότερα προς την κατεύθυνση της κίνησης (συστολή μήκους).
* Σχετικιστική μάζα: Αυτά τα αποτελέσματα σχετίζονται με την έννοια της σχετικιστικής μάζας. Καθώς η ταχύτητα ενός αντικειμένου προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός, η ενέργεια του αυξάνεται και αυτή η αύξηση της ενέργειας είναι ισοδύναμη με την αύξηση της μάζας. Αυτό περιγράφεται από τη διάσημη εξίσωση E =MC², όπου το E είναι ενέργεια, το M είναι μάζα και το C είναι η ταχύτητα του φωτός.
Η σημασία της αδρανειακής μάζας:
* αδρανειακή μάζα: Η μάζα που αυξάνεται με την ταχύτητα ονομάζεται *αδρανειακή μάζα *. Αυτή είναι η μάζα που αντιστέκεται στις αλλαγές σε κίνηση.
* Μάζα ανάπαυσης: Η μάζα ενός ηλεκτρονίου σε ηρεμία ονομάζεται *μάζα ξεκούρασης *, και είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα του ηλεκτρονίου.
Περίληψη:
* Η μάζα ανάπαυσης ενός ηλεκτρονίου είναι σταθερή.
* Η σχετικιστική μάζα ενός ηλεκτρονίου αυξάνεται καθώς η ταχύτητά του προσεγγίζει την ταχύτητα του φωτός. Αυτό είναι συνέπεια της σχέσης μεταξύ ενέργειας και μάζας στην ειδική σχετικότητα.
* Η αύξηση της σχετικιστικής μάζας καθιστά δυσκολότερη την επιτάχυνση του ηλεκτρονίου, καθώς απαιτείται περισσότερη ενέργεια για να ξεπεραστεί η αυξημένη αδράνεια.
Σημαντική σημείωση:
Ενώ η έννοια της σχετικιστικής μάζας εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ευρέως, είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ορισμένοι φυσικοί προτιμούν να περιγράψουν τις επιδράσεις της ειδικής σχετικότητας χρησιμοποιώντας μόνο την έννοια της μάζας ανάπαυσης και της ενέργειας. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η ιδέα της σχετικιστικής μάζας μπορεί μερικές φορές να οδηγήσει σε σύγχυση, καθώς φαίνεται να υποδηλώνει ότι το ηλεκτρόνιο γίνεται όλο και μεγαλύτερο.
