Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Космический предел скорости
14.04.2014

Космический предел скорости

Оценка: 0.0    2629 9 Наука и Технологии
08:03
Если вы стреляный воробей, то вы знаете, что скорость света в вакууме – 299 792 458 метров в секунду - это абсолютный максимум скорости передвижения для любой формы энергии во Вселенной. В сокращении эта скорость известна физикам как с.

Но вы, независимо от ваших стараний, никогда не достигнете такой скорости. А причина проста: вы обладаем массой. И объект, обладающий массой, можно разгонять сколько угодно, но понадобится бесконечное количество энергии, чтобы достигнуть с, а количество энергии во Вселенной конечно.

Но это не значит, что вы согласитесь на 90% от с, или 99%, или 99.9999%. Вы всегда стремитесь к этой дополнительной доле скорости, этой дополнительной части энергии, к этому дополнительному толчку, приближающему нас к недостижимому пределу. Вы, возможно, хорошо знаете о попытке сделать это в CERN'e, где недавно нашли бозон Хиггса. Сталкивая два протона друг с другом, один из которых движется со скоростью 299 792 447 метров в секунду (всего на 11 м/с меньше скорости света) в одном направлении, а другой с той же скоростью - в противоположном, можно получить невероятно высокоэнергетические частицы, ограниченные только энергией, доступной согласно Эйнштейновскому E=mc^2.

По завершении модернизации БАКа, эта скорость возрастет до 299 792 455 м/с, что сделает разгоняемые протоны самыми быстрыми на Земле. Но вряд ли они являются самыми быстрыми частицами.

Кроме того, протон является относительно тяжелой частицей, приблизительно в 1836 раз тяжелее, чем летающий вокруг него его друг - электрон! И, хоть мы и создали протоны с большей энергией, нежели электроны, она занимает всего одну 1836-ю энергии (или 0,054%), которая потребуется, чтобы разогнать электрон до такой же скорости. Это значит, что БЭП - большой электронно-позитронный коллайдер (предшественник БАК) - где смогли достичь энергии в 104,5 ГэВ для электрона (для сравнения, после модернизации БАКа ожидается энергия в 6500 ГэВ), до сих пор держит рекорд по ускорению частиц.

Какова эта скорость? 299 792 457,9964 метра в секунду, или огромные 99,9999999988% скорости света, всего лишь на 3.6 миллиметра в секунду меньше скорости света в вакууме! Но это только здесь, на Земле, с хромыми сверхпроводящими электромагнитными ускорителями, питающимися от слабых химических источников энергии. По сравнению с тем, что приходит из Вселенной, земные источники не имеют никаких шансов.

Космическое пространство заполнено сколлапсировавшими звездами, сверхновыми звездами и сверхмассивными черными дырами, включая те, что находятся в центрах активных галактик, где магнитные поля в миллиарды раз отличаются от свойственных Земле. Со всех направлений пространства космические лучи - высокоэнергетические частицы, преимущественно протоны - летят сквозь Вселенную на энергиях настолько высоких, что все, чего человек достигал здесь, на Земле, кажется ничтожным.

Да, по мере перехода к все более и более высоким энергиям, частицы становятся все мельче, однако высочайшие энергии уже не измеряются в порядках ГэВ (Гигаэлектронвольт или 10^9 эВ), ТэВ (Тераэлектронвольт или 10^12 эВ) или даже ПэВ (Петаэлектронвольт или 10^15 эВ). Вместо этого, эти энергии могут достигать диапазона 10^19 эВ! И эти значения уже действительно очень интересны! Потому что в районе 4-5х10^19 эВ Вселенная уже не позволит вам оставаться на этой энергии! Хотите - верьте, хотите - нет, но проблема в том, что независимо от того, насколько высока энергия частицы, ей придется пройти через радиационную ванну, оставшуюся от Большого Взрыва, чтобы попасть к вам.

Это излучение невероятно холодное, при средней температуре около 2,725 градусов Кельвина, или менее трех градусов выше абсолютного нуля. Если попытаться вычислить среднеквадратичное значение энергии каждого фотона там, это будет порядка всего 0,00023 электрон-вольт, очень маленькое число. Каждый раз, когда высокоэнергетическая заряженная частица имеет возможность взаимодействовать с фотоном, она обладает такой же возможностью, как и все взаимодействующие частицы: если это энергетически разрешено по E=mc^2, то есть шанс образования новой частицы! И эта частица не получает энергию из ниоткуда, а берёт её из системы, создавшей ее!

Легчайшая частица, которую можно создать столкновением - это нейтральный пион, для образования которой понадобится 135 МэВ энергии. Для этого есть предел, который относительно легко можно вычислить, и это говорит о том, что чем дольше ваше значение энергии будет превышать определенный энергетический предел (известный как предел ГЗК, названный в честь Грайзена-Зацепина-и-Кузьмина). тем дольше вы будете испускать эти пионы, пока значение энергии не станет ниже этого энергетического предела.

В течение долгого времени, вплоть до последних нескольких лет, казалось, что это частицы, превысившие предел, что означало либо то, что они были образованы в пределах Галактики, поскольку это был единственный вариант, позволявший им добраться до Земли, было что-то не так с нашим пониманием относительности (большая вероятность), или, как предполагало множество людей, были проблемы с измерением таких беспрецедентно высоких энергий.

И вот, сейчас, самая современная обсерватория и эксперимент - Pierre Auger Observatory и High-Resolution Fly’s Eye Experiment - четко знают пределы ГЗК и не видят космических лучей с энергией, превышающей 5х10^19 эВ. Что же касается протона, путешествующего с такой энергией, знаете ли вы, что это будет за скорость? Это говорит нам о том, что протон, путешествующий на ГЗК-пределе, имеет скорость: 299 792 457,999999999999918 метров в секунду.

Или, предположим, вы отправили протон с такой энергией и фотон к ближайшей звезде и обратно, фотон вернется первым... Обогнав всего на 22 микрона протон, который прилетит на 700 фемтосекунд позже. И каждая заряженная частица в космосе - каждый космический луч, каждый протон, каждое атомное ядро - ограничено этой скоростью! Не просто скоростью света, а на маленькую долю меньше, благодаря остаточным отблескам Большого Взрыва!

Поэтому, когда вы мечтаете о путешествиях по Вселенной со скоростью близкой к скорости света, радиация от Большого взрыва - такая низкоэнергетическая в микроволнах (как в микроволновых печах) - поджарит вас до хрустящей корочки, если вы будете двигаться слишком быстро. И это и есть предел космической скорости для вас, и всего остального, сделанного из материи!

 


Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 9

-1  
bigin 14.04.2014 20:18 [Материал]
хрень!
если опытным путём не была достигнута скорость света в условиях земных лаболаторий,то всё ,что описано выше фуфло предположений,как и преславутая е=мс"2.
0  
and45678406 14.04.2014 18:41 [Материал]
wacko
0  
sezam 14.04.2014 12:21 [Материал]
ощущение того, что написана человеком младщего школьного
возраста и для такой же школоты.
Ну или американцем для американцев, а затем переведено на русский.
0  
Alexei2012 14.04.2014 12:06 [Материал]
biggrin Немного развернутые официальные представления на школьном уровне … Есть еще и темная материя (с её темной энергией). Которая не имеет массы – по крайне мере в нашем понимании. Давно показано (пока теоретически), что даже в нашем, световом Мире (всего-то 5% В.) скорость света может быть «обойдена». Именно поэтому НАСА вложила уже более 20 млн. баксов в разработку дискового двигателя деформации пространства … Да и не только эти примеры … Не все так просто в нашем многомерном Мире, как написано.
+1  
icq-dead 14.04.2014 09:56 [Материал]
Два встречных пучка протонов, летящих навстречу друг другу. У каждого потока скорость примерно равна скорости света. Вопрос:
какая скорость сближения этих двух пучков?
-2  
ValexVG 14.04.2014 13:52 [Материал]
Кхм, как бы Вам ответить... Ставя вопрос ТАК, Вы подписываетесь под то, что ни разу не читали "Теорию относительности" Эйнштейна, а просто что-то слышали о ней. Ибо это первый вопрос с которого начинается ее анализ - "относительная" скорость
-1  
icq-dead 14.04.2014 14:29 [Материал]
Валерик, я уверен, что если вы и прочли ТО, то ума это прочтение вам не добавило )))
Потому как, Валерик, ТО не читают (это вам не бульварная пресса), как вы это пытались сделать, а изучают, хотя, кому это я....
0  
sokol 14.04.2014 09:37 [Материал]
About 300 000 km/s
0  
sokol 14.04.2014 09:33 [Материал]
Метров в секунду??? Может км/cек...
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

ТОП Новостей
Материалов за сегодня нет.
Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии
Ученые выяснили, сколько лесов в мире может вырасти без помощи человека
Правильнее была бы постановка вопроса "...сколько лесов в мире может вырасти без вреда от челов (от AntiK)
Загадка Кастель-дель-Монте
Кстати слово сказка по румынски basm. Вот вам русское басня ,это уже вариант сказки в развитии языка (от Везунчик)
Загадка Кастель-дель-Монте
Замок есть в кадрах фильма Страшные сказки 2015 год. Кстати к модели понимания тех или иных источник (от Везунчик)
Череп атлета с монетой для Харона
Кстати сказать про скрываемую историю. Всё скрыть ,или забыть невозможно. Кроме того достоверную инф (от Везунчик)
В Гамбии расположен таинственный древний аэродром Юндум
Зачем и кому что доказывать?Ведь Земля квадратная,плоская. (от coka)