Comments 40
Не могу понять, почему, если всё относительно, и с точки зрения мюона Земля двигается со скоростью, близкой к световой, то у мюона время замедляется, а у Земли — нет?
В системе отсчета мюона время замедляется именно у Земли.
Время не замедляется ни у того, ни у другого. Просто пока их относительная скорость — релятивисткая, их временна не сравнимы. Когда мюон затормозил, оказалось, что по часам Земли для него прошло меньше времени, чем для Земли. Если бы Земля разогналась до его скорости — вышло бы наоборот (по часам мюона, на этот раз).
их временна не сравнимы
А это еще откуда взялось?
Оттуда же. Мировые линии идут под существенным углом друг к другу. Грубо говоря, в таких системах отсчёта разные вектора считаются временем.
Все сравнимо. Есть два события, в каждой системе можно посчитать расстояние между ними, как пространственное, так и временное. А потом сравнить. Для этого не нужно никакое ускорение.
Если хочется посмотреть именно на то, что принято называть замедлением времени, берете в одной СО чисто временной интервал (два момента времени в одной точке пространства), считаете время между этими же событиями в другой СО (там будет разница еще и в пространственных координатах).
Хотя, я готов согласиться, что сравнивать надо аккуратно, чтобы не наплодить «парадоксов».
Если хочется посмотреть именно на то, что принято называть замедлением времени, берете в одной СО чисто временной интервал (два момента времени в одной точке пространства), считаете время между этими же событиями в другой СО (там будет разница еще и в пространственных координатах).
Хотя, я готов согласиться, что сравнивать надо аккуратно, чтобы не наплодить «парадоксов».
Из ТО. Время — это математическая абстракция, упорядочивающая последовательность физических событий, а не самостоятельное физическое явление, существующее в отрыве от движения материи (пространство, к слову, тоже лишь абстракция, материя в ТО может двигаться только лишь относительно материи, нет никакой физической возможности зарегистрировать движение относительно пространства — эфира не существует). Относительно разных систем отсчёта одни и те же физические события могут упорядочиваться по-разному (или даже исчезать и возникать в зависимости от выбора системы координат). «Просто» измерить время в общем случае не получится, необходимо будет явно или неявно определить физический процесс, который мы берём за эталон, и систему отсчёта, в которой производим измерение. И вот к мюону или фотону такую систему отсчёта с часами физически прикрутить не получится, а математически — можно различными способами, каждый из которых будет ограничен своими допущениями и условностями, и время получится тоже разным. А _на_самом_деле, конечно, мюону не движется навстречу весь мир со скоростью света, мюон просто возникает или не возникает в детекторе при соответствующем измерении согласно распределению вероятностей своей волновой функции.
Много слов ни о чем. Допустим, мы выбрали конкретный физический процесс для измерения времени и сравнили, как он протекает в нашей СО и в движущейся (см. мой ответ зенитчику выше). Например, взяли за эталон то же время жизни мюона. Что нам мешает сравнивать это время в разных СО? Мы знаем, что неподвижный мюон проживет в нашей СО 2.2мкс, а двигающийся проживает 2.2мс. Делаем вывод, что с нашей точки зрения его время замедлилось в 1000 раз. Конечно, это упрощение и правильнее считать расстояния между событиями, но для простых случаев вполне работает.
Много слов ни о чем. Вы согласны с неизбежностью допущений при таком умозрительно измерении времени, но выразили это, почему-то, в форме возражения.
Ваш подход сводится к тому, что ни координат, ни времени, ни движения не существует, а потому работай, не работай считай, не считай — все едино. Неконструктивно. И непонятно, зачем было приплетать сюда еще и кванты — речь-то совсем о другом.
Конструктив заключается в том, чтобы пользоваться формулами квантмеха, и не слишком увлекаться проведением аналогий с повседневной жизнью («что видно с точки зрения мюона?» — вы понимаете, что сам процесс зрения — это процесс регистрации информации, который сам состоит из триллиардов событий уровня эволюции мюона? С точки зрения мюона ничего увидеть не получится, а математически «увидеть» — это уже значит внесение каких-то условностей и допущений). Мюоны — не шарики из пинг-понга, а квантовые объекты с совершенно небытовыми свойствами.
Спасибо большое! Наконец-то кто-то подтвердил мои мысли о времени. А то уже изрядно поднадоели байки про время, которое ускоряется, замедляется и ходит в магаз за пивасиком.
UFO just landed and posted this here
Для наблюдателя с Земли время у мюона замедляется, а его линейные размеры сокращаются, со стороны мюона всё то же самое — время на Земле замедляется, а её линейные размеры сокращаются. Соответственно, с точки зрения мюона расстояние, которое он пролетит, будет меньше, чем с точки зрения Земли.
Только поправка — сокращается только линейный размер по направлению вектора скорости. Остальные размеры не меняются — например площадь поверхности земли в которую ему предстоит врезаться не уменьшается. Уменьшается только «толщина»(/глубина) по направлению движения, в частности толщина атмосферы которую он за счет этого успевает пролететь не распадаясь, не смотря на то что в его СО время жизни осталось таким же маленьким (2.2 микросекунды).
Почему нет, замедляется. В этом нет противоречия, если учитывать относительность одновременности, часы в ТО синхронизируются специфически.
я не могу объяснить математику, но принцип такой же как в парадоксе близнецов: пока идет движение в одну и в другую сторону, то разница во времени не такая уж и большая (или вообще отсутствует, смотря как мерять), но вот в момент смены направления движения происходит «рассинхрон». Вики обозвала это как «кто изменяет свою систему отсчёта, тот и оказывается моложе.»
Короче причина изменения течения времени не в самих скоростях, а в изменениях скоростей. В парадоксе близнецов всё должно быть расписано детально: вроде даже понятно, но всё-равно каждый раз забывается
Короче причина изменения течения времени не в самих скоростях, а в изменениях скоростей. В парадоксе близнецов всё должно быть расписано детально: вроде даже понятно, но всё-равно каждый раз забывается
Неверно. Парадокс близнецов не имеет к этому никакого отношения — там, действительно, важно ускорение (или смена системы отсчета). Но замедление времени существует и при равномерном движении. А кроме него есть еще и относительность одновременности. Если мы на земле запускаем секундомер в момент рождения мюона и выключаем его в момент встречи с ним, то с точки зрения мюона включение секундомера и его собственное рождение будут далеко не одновременными событиями. Тут, скорее, надо вспомнить парадокс релятивистского поезда в тоннеле (или карандаша в пенале).
Собственно уже написали — на ход времени влияет сама скорость. А в плане ускорения — важно не само ускорение(на тех же ускорителях уже проверили, что ускоренное движение, даже с очень высокими ускорениями на течение времени влияния не оказывает), а именно кто менял систему отсчета с одной инерциальной на другую.
Просто в физическом мире это выполнить (физически перейти в другую СО) — можно только ускоряясь. А так математически можно поменять СО не ускоряясь — и тот кто «мысленно» поменял СО, тот и оказался «моложе» в парадоксе — стоит только начать рассматривать оба объекта в одной и той же СО(а не для каждого свою собственную), как парадокс пропадает.
Просто в физическом мире это выполнить (физически перейти в другую СО) — можно только ускоряясь. А так математически можно поменять СО не ускоряясь — и тот кто «мысленно» поменял СО, тот и оказался «моложе» в парадоксе — стоит только начать рассматривать оба объекта в одной и той же СО(а не для каждого свою собственную), как парадокс пропадает.
Замедляется, но относительно мюона.
Кстати, о мюонах у меня давно возник вопрос.
Есть мюонные атомы, в которых электрон замещен мюоном. Эти атомы значительно меньше, а следовательно обладают меньшей, чем «электронные», энергией. Что бы мюону в этих условиях распасться, ему надо затратить энергию, что бы полученный электрон смог улететь от ядра.
Если взять достаточно тяжелый элемент, и добавить к нему мюон, не получится ли мюон стабильным, если ему не хватит энергии, что бы вылететь?
Есть мюонные атомы, в которых электрон замещен мюоном. Эти атомы значительно меньше, а следовательно обладают меньшей, чем «электронные», энергией. Что бы мюону в этих условиях распасться, ему надо затратить энергию, что бы полученный электрон смог улететь от ядра.
Если взять достаточно тяжелый элемент, и добавить к нему мюон, не получится ли мюон стабильным, если ему не хватит энергии, что бы вылететь?
>Если взять достаточно тяжелый элемент, и добавить к нему мюон, не получится ли мюон стабильным, если ему не хватит энергии, что бы вылететь?
Он распадается не как нейтрон вне ядра атома, а вообще всегда, тк нестабилен
Он распадается не как нейтрон вне ядра атома, а вообще всегда, тк нестабилен
Стабильность частиц определяется практически полностью энергетическим балансом и законами сохранения.
В принципе, это можно достаточно точно рассчитать. Я думаю, что потребуется заряд ядра в районе 130–160. Только толка от такого мюона будет не много, ибо это будет, скорее, не мюонный атом, а композитная частица. Кстати, в поле такого ядра будет происходить спонтанное зарождения мюонов.
В принципе, это можно достаточно точно рассчитать. Я думаю, что потребуется заряд ядра в районе 130–160. Только толка от такого мюона будет не много, ибо это будет, скорее, не мюонный атом, а композитная частица. Кстати, в поле такого ядра будет происходить спонтанное зарождения мюонов.
Возьмём самый тяжелый стабильный атом, свинец-208.
Заместим в нём один из двух ближайших к ядру электронов на мюон.
Мюон окажется в 206 раз ближе к ядру, чем исходный электрон. Что резко поменяет конфигурацию электромагнитных полей в атоме.
Чтобы посчитать, что станет с таким атомом, потребуется новейший суперкомпьютер.
Но возможность туннелирования никто не отменял, потенциальный барьер не так уж высок, 206 примерно равно 208, поэтому, из общих соображений, стабильным мюон не станет. Хотя период полураспада, возможно, и увеличится.
Заместим в нём один из двух ближайших к ядру электронов на мюон.
Мюон окажется в 206 раз ближе к ядру, чем исходный электрон. Что резко поменяет конфигурацию электромагнитных полей в атоме.
Чтобы посчитать, что станет с таким атомом, потребуется новейший суперкомпьютер.
Но возможность туннелирования никто не отменял, потенциальный барьер не так уж высок, 206 примерно равно 208, поэтому, из общих соображений, стабильным мюон не станет. Хотя период полураспада, возможно, и увеличится.
Опыт не удастся провести, т.к. просто не существует достаточно тяжелых элементов.
Чтобы энергия связи с ядром была выше энергии распада, это нужно ядро с зарядом где-то не ниже 150 (150 протонов в ядре соответственно).
Таких ядер не существует и скорее всего не может существовать в принципе — уже с заряда примерно 115 все ядра крайне нестабильны(период полураспада меньше чем у самого мюона) и чем дальше(больше заряд), тем меньше срок их жизни.
Да и если бы существовали нужные ядра — соответствующие атомы все-равно не смогли бы существовать. Для обычных атомов с электронами теоретический предел это элемент-137 — после этого у электронов на низкой орбите скорость должна была бы превысить скорость света, что исключает возможность существования подобных атомов.
Для намного более тяжелых мюонов тут ограничения нет — их скорость меньше, но есть другой теоретический порог — пропорционально массе становится меньше радиус «орбиты» вокруг ядра. И для очень тяжелых ядер радиус орбиты мюона получается меньше радиуса самого атомного ядра. Т.е. он должен был бы внутри самого ядра летать.
Чтобы энергия связи с ядром была выше энергии распада, это нужно ядро с зарядом где-то не ниже 150 (150 протонов в ядре соответственно).
Таких ядер не существует и скорее всего не может существовать в принципе — уже с заряда примерно 115 все ядра крайне нестабильны(период полураспада меньше чем у самого мюона) и чем дальше(больше заряд), тем меньше срок их жизни.
Да и если бы существовали нужные ядра — соответствующие атомы все-равно не смогли бы существовать. Для обычных атомов с электронами теоретический предел это элемент-137 — после этого у электронов на низкой орбите скорость должна была бы превысить скорость света, что исключает возможность существования подобных атомов.
Для намного более тяжелых мюонов тут ограничения нет — их скорость меньше, но есть другой теоретический порог — пропорционально массе становится меньше радиус «орбиты» вокруг ядра. И для очень тяжелых ядер радиус орбиты мюона получается меньше радиуса самого атомного ядра. Т.е. он должен был бы внутри самого ядра летать.
Ну летать внутри ядра не проблема. Кстати, в этом случае заряд мюона мог бы стабилизировать само ядро.
Сомневаюсь что какая-то стабилизация возможно вообще, скорее всего невозможно.
Если кто квантовую физику получше знает, может поправит, но вроде в таком случае («летаем внутри ядра») будет очень велика вероятност процесса аналогичного электронному захвату: ядро атома может захватить один из электронов собственной оболочки и за счет этого превратить один из протонов в нейтрон, уменьшив этим собственный заряд на 1 единицу и став ядром другого хим. элемента.
Это происходит даже с обычными электронами, у которых радиус орбиты минимум на порядок больше радиуса ядра — за счет принципа неопределенности, электрон может оказаться достаточно близко к одному из протонов ядра, хотя «в среднем» он находится далеко от ядра. Просто вероятность такого события будет очень мала. Если же орбита фактически внутри самого ядра лежит — то вероятность должна быть высокой (а время жизни соответственно очень малым)
Не знаю может ли мюон участвовать в этом процессе напрямую, но даже если не может — он всегда может распасться на электрон и нейтрино, нейтрино улетят (у них нет заряда и с ядром они не связаны) унеся с собой часть энергии распада, а электрон будет захвачен и поглощен ядром. Т.е. для этого канала распада «энергетический барьер» (что энергия связи заряда с ядром выше чем энергия распада) работать не будет — тут электрону ядро вообще покидать не нужно.
Если кто квантовую физику получше знает, может поправит, но вроде в таком случае («летаем внутри ядра») будет очень велика вероятност процесса аналогичного электронному захвату: ядро атома может захватить один из электронов собственной оболочки и за счет этого превратить один из протонов в нейтрон, уменьшив этим собственный заряд на 1 единицу и став ядром другого хим. элемента.
Это происходит даже с обычными электронами, у которых радиус орбиты минимум на порядок больше радиуса ядра — за счет принципа неопределенности, электрон может оказаться достаточно близко к одному из протонов ядра, хотя «в среднем» он находится далеко от ядра. Просто вероятность такого события будет очень мала. Если же орбита фактически внутри самого ядра лежит — то вероятность должна быть высокой (а время жизни соответственно очень малым)
Не знаю может ли мюон участвовать в этом процессе напрямую, но даже если не может — он всегда может распасться на электрон и нейтрино, нейтрино улетят (у них нет заряда и с ядром они не связаны) унеся с собой часть энергии распада, а электрон будет захвачен и поглощен ядром. Т.е. для этого канала распада «энергетический барьер» (что энергия связи заряда с ядром выше чем энергия распада) работать не будет — тут электрону ядро вообще покидать не нужно.
UFO just landed and posted this here
>Кроме замедления времени мюон видит эффекты сокращения длины, то есть дистанция в 100 км, которую ему нужно пройти, кажется ему в 1000 раз меньшей, то есть, как 100 метров.
А сокращается ли размеры атомов(в сторону которых летит мюон), расстояние между ними? увеличивается ли плотность вещества?
А сокращается ли размеры атомов(в сторону которых летит мюон), расстояние между ними? увеличивается ли плотность вещества?
Вот какой вопрос я бы ему задал. Если нейтрино слабо взаимодействуют с веществом, но мы их можем засечь, то почему не можем засечь частицы темной материи? Которых теоретически больше, они расположены плотнее и они тяжелее нейтрино? Что то не состыковочка получается.
Про мюоны не понятно: живут мало, но с точки зрения расстояний на Земле живут долго.
И вообще зачем создавать кольцевой ускоритель, когда сто километров можно и по прямой сделать, дольше мюон не проживет. По современным меркам реально. 27 км сделали же.
Про мюоны не понятно: живут мало, но с точки зрения расстояний на Земле живут долго.
И вообще зачем создавать кольцевой ускоритель, когда сто километров можно и по прямой сделать, дольше мюон не проживет. По современным меркам реально. 27 км сделали же.
Потому что нейтрино участвует в слабом и гравитационном взаимодействиях, а темная материя — только в гравитационном
По прямой (линейный ускоритель) можно и вообще простым электронным (электро-позитронным) вариантом обойтись.
Преимущество у мюона есть только для кольцевых(замкнутых) траекторий, где он будет терять на порядки меньше энергии чем электроны и позитроны.
С линейными проблема в другом — успеть за 1 раз передать достаточно энергии, прежде чем рабочий отрезок ускорителя закончится. Причем энергии очень большие — для новых проектов интерес представляют только начиная с 1 ТэВ и выше. Т.е. от триллиона эВ. А 1 эВ — это энергия получаемая частицей единичного заряда(как электрон или мюон) проходя через поле с разностью потенциалов в 1 вольт. Т.е. для линейного ускорителя на «трассе» нужно будет каким-то образом создать поля эквивалентные электрическому полю создаваемому напряжением больше триллиона вольт.
В кольцевых ускорителях это решается за счет многократного прохода частиц через ускоряющие секции. При каждом проходе передается относительно небольшая энергия, но делается огромное количество циклов.
Линейный же придется делать не просто очень длинным, но и по всей длине он должен быть застроен мощными ускорительными секциями.
Преимущество у мюона есть только для кольцевых(замкнутых) траекторий, где он будет терять на порядки меньше энергии чем электроны и позитроны.
С линейными проблема в другом — успеть за 1 раз передать достаточно энергии, прежде чем рабочий отрезок ускорителя закончится. Причем энергии очень большие — для новых проектов интерес представляют только начиная с 1 ТэВ и выше. Т.е. от триллиона эВ. А 1 эВ — это энергия получаемая частицей единичного заряда(как электрон или мюон) проходя через поле с разностью потенциалов в 1 вольт. Т.е. для линейного ускорителя на «трассе» нужно будет каким-то образом создать поля эквивалентные электрическому полю создаваемому напряжением больше триллиона вольт.
В кольцевых ускорителях это решается за счет многократного прохода частиц через ускоряющие секции. При каждом проходе передается относительно небольшая энергия, но делается огромное количество циклов.
Линейный же придется делать не просто очень длинным, но и по всей длине он должен быть застроен мощными ускорительными секциями.
Это хорошо, что долгожительство мюона, полученного благодаря энергии космических лучей, объясняется его высокой скоростью — связанным с этим, согласно СТО, замедлением его времени. Хорошо тем, что данное явление микромира объясняется теорией для макромира. Но это не всегда удаётся. Например, гравитацию в микромире нельзя описать с помощью ОТО. И по вопросу значения космологической постоянной — плотности энергии вакуума — ОТО и КТП очень расходятся.
Конечно, в будущем появится теория, которая на основе единых принципов будет объяснять и описывать явления микро и макромира. Возможно, ею будет некий вариант петлевой квантовой гравитации, описывающий все частицы Стандартной модели. А пока можно пофантазировать на тему будущей единой теории и объяснить с её позиций долгожительство субсветового мезона.
В своих фантазиях я использую на научные факты, но смотрю на них с необычной стороны. Вот факт замедления времени. Его испытывает быстро движущийся объект или объект, находящийся в сильном гравитационном поле. Атомные часы такого объекта замедляют свой ход, факты замедления подтверждают ОТО. В обоих случаях в часах уменьшается частота де Бройлевской волны фотонов, излучаемых атомами цезия. И поэтому общепринятое количество волн не умещается в секундный интервал — время для этого количества увеличивается.
Такое абстрактное понимание времени и его замедления побуждает понять его физическую суть. Опять же используя научные факты. Известно, что в космологическом масштабе пространство Вселенной плоское, и что оно искривляется, согласно ОТО, около массивных тел. Но если на это взглянуть с позиции КТП и оценить распределение плотности энергии вакуума, то можно сказать, что эта плотность выше вдали от массивных тел и ниже вблизи их. И вот мы уже видим влияние одного физического явления — значения плотности энергии вакуума — на другое физическое явление — частоту волны, присущей фотонам и всем другим частицам материи. Выше плотность — выше частота (энергия) фотона или частицы, ниже плотность — ниже частота.
Почему такая зависимость? На это отвечает моя эволюционная модель мира, но здесь можно ограничиться таким «полуфабрикатом»: рост частоты фотона (и всех других частиц) — это его защитная реакция на давление окружающей плотной среды. Попал фотон в гравитационное поле — в менее плотную среду — можно снизить свою энергию противодействия среде, уменьшить частоту. Оказался фотон в далёком космосе, где плотность среды выше, там и энергия его соответственно выше.
Так объясняется влияние гравитации — сниженной плотности энергии вакуума — на снижение частоты фотона и замедление хода атомных часов. Объяснение высокой скорости объекта или того же мюона на замедление хода его времени (его атомных часов) аналогичное. При достижении частицей релятивистской скорости растёт и её релятивистская масса. Например, в протонных или в электронных ускорителях разгоняемые частицы поглощают фотоны — кванты их разгоняющего поля — и массы частиц растут. Это значит, что плотность энергии вакуума внутри них — в протонах, в электронах, в мюонах — снижается. Снижается частота де Бройлевских волн их образующих частиц и частота их обменных процессов. Поэтому распад медленного и субсветового мюона совершается за то же число внутренних обменных процессов, но у второго они длятся дольше, и он пролетает больший путь.
Конечно, в будущем появится теория, которая на основе единых принципов будет объяснять и описывать явления микро и макромира. Возможно, ею будет некий вариант петлевой квантовой гравитации, описывающий все частицы Стандартной модели. А пока можно пофантазировать на тему будущей единой теории и объяснить с её позиций долгожительство субсветового мезона.
В своих фантазиях я использую на научные факты, но смотрю на них с необычной стороны. Вот факт замедления времени. Его испытывает быстро движущийся объект или объект, находящийся в сильном гравитационном поле. Атомные часы такого объекта замедляют свой ход, факты замедления подтверждают ОТО. В обоих случаях в часах уменьшается частота де Бройлевской волны фотонов, излучаемых атомами цезия. И поэтому общепринятое количество волн не умещается в секундный интервал — время для этого количества увеличивается.
Такое абстрактное понимание времени и его замедления побуждает понять его физическую суть. Опять же используя научные факты. Известно, что в космологическом масштабе пространство Вселенной плоское, и что оно искривляется, согласно ОТО, около массивных тел. Но если на это взглянуть с позиции КТП и оценить распределение плотности энергии вакуума, то можно сказать, что эта плотность выше вдали от массивных тел и ниже вблизи их. И вот мы уже видим влияние одного физического явления — значения плотности энергии вакуума — на другое физическое явление — частоту волны, присущей фотонам и всем другим частицам материи. Выше плотность — выше частота (энергия) фотона или частицы, ниже плотность — ниже частота.
Почему такая зависимость? На это отвечает моя эволюционная модель мира, но здесь можно ограничиться таким «полуфабрикатом»: рост частоты фотона (и всех других частиц) — это его защитная реакция на давление окружающей плотной среды. Попал фотон в гравитационное поле — в менее плотную среду — можно снизить свою энергию противодействия среде, уменьшить частоту. Оказался фотон в далёком космосе, где плотность среды выше, там и энергия его соответственно выше.
Так объясняется влияние гравитации — сниженной плотности энергии вакуума — на снижение частоты фотона и замедление хода атомных часов. Объяснение высокой скорости объекта или того же мюона на замедление хода его времени (его атомных часов) аналогичное. При достижении частицей релятивистской скорости растёт и её релятивистская масса. Например, в протонных или в электронных ускорителях разгоняемые частицы поглощают фотоны — кванты их разгоняющего поля — и массы частиц растут. Это значит, что плотность энергии вакуума внутри них — в протонах, в электронах, в мюонах — снижается. Снижается частота де Бройлевских волн их образующих частиц и частота их обменных процессов. Поэтому распад медленного и субсветового мюона совершается за то же число внутренних обменных процессов, но у второго они длятся дольше, и он пролетает больший путь.
Sign up to leave a comment.
Спросите Итана №90: Мюоны, относительность и новый рекорд