Основной закон релятивисткой динамики

где – импульс частицы, t – время.

1.10.8. Масса релятивистской частицы:

где – собственная масса (масса покоя), измеренная в той системе координат, где частица неподвижна.

При различие между собственной m и релятивисткой массами несущественно.

1.10.9. Релятивистское выражение для импульса (рис. 1.70):

1.10.10. Полная энергия релятивисткой частицы(рис. 1.71):

.

1.10.11. Кинетическая энергиярелятивистской частицы:(рис. 1.71):

В пределе, когда , , как в классической физике.

Рис 1.70	Рис 1.71

1.10.12. Связь между полной энергией и импульсом релятивистской частицы:

.

1.10.13. Внутренняяэнергия (энергия покоя) частицы пропорционально её массе:

.

1.10.14. Закон взаимосвязи массы и энергии:

1.10.15. Взаимосвязь массы и энергии покоя:

.

1.10.16. Масса образовавшейся частицы М больше суммы масс исходных частиц (рис. 1.72):

.

1.10.17. Энергия связи – энергия, которую нужно затратить, чтобы разорвать связь между частицами и разнести их на расстояние, при котором взаимодействием частиц друг с другом можно пренебречь (рис. 1.73):

Рис. 1.72	Рис. 1.73

.

1.10.18. Дефект массы – разность между массой атома данного изотопа, и массовым числом, равным числу нуклонов в ядре данного изотопа.

.

1.10.19. Ядерным реактором называется устройство, в котором поддерживается управляемая реакция деления атомных ядер. Его основные элементы: ядерное топливо, замедлитель нейтронов, теплоноситель для отвода тепла и устройство для регулирования скорости реакции(рис. 1.74).

Рис. 1.74

1.10.20. Термоядерные реакции– это реакции синтеза легких ядер, протекающие при очень высоких температурах, необходимых для сообщения ядрам энергии, достаточной для сближения до расстояния, сравнимого с радиусом действия ядерных сил (10^–15 м).

Термоядерная реакция синтеза дейтерия с тритием (рис. 1.75):

Рис. 1.75

1.10.21. Аннигиляция – реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных. При аннигиляция вся масса вещества и антивещества превращается в энергию.

Пример аннигиляции электрона и позитрона (рис. 1.75).

Треки частиц при аннигиляции антипротона на протоне(рис. 1.76).

Рис 1.75	Рис 1.76

1.11. Основные положения общей
теории относительности

Общая теория относительности (ОТО) – геометрическая теория тяготения, развивающая специальную теорию относительности (СТО), опубликованная А. Эйнштейном. В рамках общей теории относительности, как и в других теориях, постулируется, что гравитационные эффекты обусловлены не силовым взаимодействием тел и полей, находящихся в пространстве-времени, а деформацией самого пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием массы-энергии. Общая теория относительности отличается от других теорий тяготения использованием уравнений Эйнштейна для связи кривизны пространства-времени с присутствующей в нём материей.

1.11.1. Потенциальная энергия тела массы т в поле тяготения:

.

1.11.2. Гравитационный потенциал:

.

1.11.3. Слабое гравитационное поле– классическое гравитационное поле, для которого справедлив закон всемирного тяготения Ньютона:

.

1.11.4. Сильное гравитационное поле – описывается общей теорией относительности:

.

1.11.5. Уравнение движения тела в поле тяготения:

,

где ускорение, приобретаемое телом под действием поля тяготения; гравитационная масса; инертная масса.

1.11.6. Тождественность инерциальной и гравитационной масс:

.

1.11.7. Принцип эквивалентности сил инерции и гравитационных сил:

.

Согласно этому принципу, все физические процессы в истинном поле тяготения и в ускоренной системе отсчета, при отсутствии тяготения, протекают одинаковым образом.

1.11.8. Следствия из принципа эквивалентности:

· Замедление времени вблизи сильных гравитационных полей:

.

· Изменение частоты света в гравитационном поле:

,

где v – частота света с точки зрения неподвижного наблюдателя; v₀ – частота света в подвижной системе отсчета.

· Условие существования черной дыры (рис. 1.77):

,

где М – масса космического объекта.

Рис 1.77

· Радиус Шварцшильда – критический радиус черной дыры:

.

При этих условиях свет не сможет покинуть данный космический объект.