Релятивистская частица

В физике элементарных частиц — релятивистская частица это элементарная частица с кинетической энергией, большей или равной ее энергии массы покоя, определяемой соотношением Эйнштейна: $E=m_{0}c^{2}$, или конкретно, скорость которого сравнима со скоростью света $c$.

Это достигается с помощью фотонов в той степени, в которой эффекты, описываемые специальной теорией относительности, способны описывать эффекты самих таких частиц. Существует несколько подходов к описанию движения одиночных и множественных релятивистских частиц, ярким примером которых являются постулирования на основе Дирака . уравнения движения одиночной частицы

Поскольку соотношение энергии и импульса частицы можно записать как:

$E^{2}=(p{\textrm {c}})^{2}+\left(m_{0}{\textrm {c}}^{2}\right)^{2}\,$

( 1 )

где $E$ это энергия, $p$ это импульс, и $m_{0}$ это масса покоя,когда масса покоя стремится к нулю, например, для фотона, или импульс имеет тенденцию быть большим, например, для протона с большой скоростью, это соотношение схлопывается в линейную дисперсию, т.е.

$E=p{\textrm {c}}$

( 2 )

Это отличается от параболического соотношения энергии и импульса для классических частиц. Таким образом, на практике линейность или непараболичность связи энергия-импульс рассматривается как ключевая особенность релятивистских частиц. Эти два типа релятивистских частиц называются безмассовыми и массивными соответственно.

В экспериментах массивные частицы являются релятивистскими, когда их кинетическая энергия сравнима или превышает энергию $E=m_{0}c^{2}$ соответствует их массе покоя. Другими словами, массивная частица является релятивистской, если ее полная масса-энергия как минимум в два раза превышает массу покоя. Это условие подразумевает, что скорость частицы близка к скорости света. Согласно формуле фактора Лоренца , для этого частица должна двигаться со скоростью примерно 85% скорости света. Такие релятивистские частицы генерируются в ускорителях частиц , а также естественно возникающие в космическом излучении . В астрофизике релятивистской струи плазмы . производятся центрами галактик и квазаров активных

Заряженная релятивистская частица, пересекающая границу двух сред с разными диэлектрическими проницаемостями , излучает переходное излучение . Это используется в детекторах переходного излучения высокоскоростных частиц.

Настольные релятивистские частицы

Релятивистские электроны также могут существовать в некоторых твердотельных материалах. включая полуметаллы, такие как графен, топологические изоляторы, сплавы висмута и сурьмы, и полупроводники, такие как дихалькогенид переходного металла. и слои черного фосфорена. Эти удерживаемые решеткой электроны с релятивистскими эффектами, которые можно описать с помощью уравнения Дирака, также называются настольными релятивистскими электронами или электронами Дирака.

См. также

• Ультрарелятивистская частица
• Специальная теория относительности
• Релятивистские волновые уравнения
• Лоренц-фактор
• Релятивистская масса
• Релятивистская плазма
• Релятивистский реактивный самолет
• Релятивистское излучение