ב- 1905 פרסם אלברט איינשטיין את ספרותורת היחסות, ששינתה במקצת את השקפת עולמו של העולם הסובב. על בסיס הנחותיו, הושגה נוסחת המסה רלטיביסטית.
כל העניין הוא במערכותנעים יחסית זה לזה, כל התהליכים מתנהלים אחרת במקצת. זה בא לידי ביטוי במפורש, למשל, עלייה במסה עם עלייה במהירות. אם המהירות של המערכת היא הרבה פחות ממהירות האור (υ << c = 3 · 108 ), שינויים אלה בקושי יהיה מורגש,שכן הם נוטים לאפס. עם זאת, אם מהירות התנועה קרובה למהירות האור (לדוגמה, היא שווה לעשירית ממנה), אזי מחוונים כאלה כמו מסת הגוף, אורכו וזמנו של כל תהליך ישתנו. באמצעות הנוסחאות הבאות, ניתן לחשב ערכים אלה במסגרת ייחוס נעה, כולל המסה של חלקיק רלטיביסטי.
הנה l0מ0 ו0 - אורך הגוף, המסה שלו וזמן התהליך במערכת קבועה, ו- υ - מהירות האובייקט.
לפי התיאוריה של איינשטיין, שום גוף אינו יכול להגיע למהירות גדולה יותר ממהירות האור.
השאלה של שאר מסה של חלקיק רלטיביסטימתעוררת דווקא בתיאוריית היחסות, כאשר המסה של גוף או חלקיק מתחילה להשתנות בהתאם למהירות. לפיכך, מסת יתר היא המסה של הגוף, אשר בזמן המדידה נשמרת במנוחה (בהעדר תנועה), כלומר, המהירות שלה היא אפס.
מסת הגוף היחסית היא אחד הפרמטרים העיקריים בתיאור התנועה.
לאחר הופעת תורת היחסות של איינשטייןזה לקח קצת תיקון של מכניקה ניוטונית בשימוש במשך כמה מאות שנים, אשר כבר לא יכול לשמש כאשר בוחנים מסגרות התייחסות נע במהירות במהירות להשוות את מהירות האור. לכן, היה צורך לשנות את כל המשוואות של הדינמיקה באמצעות טרנספורמציות לורנץ - שינוי הקואורדינטות של הגוף או את הצבע ואת הזמן של התהליך במהלך המעבר בין מערכות התייחסות אינרציה. תיאור השינויים הללו מבוסס על כך שבכל מסגרת התייחסות אינרציאלית כל החוקים הפיזיים עובדים באותה צורה ובשוויון. לכן, חוקי הטבע בשום אופן לא תלוי בבחירת מערכת התייחסות.
מן טרנספורמציות לורנץ, והביע את מקדם הבסיסי של מכניקת רלטיביסטי, אשר מתואר לעיל נקרא האות α.
עקרון הקונפורמיות עצמו הוא פשוט למדיאומר כי כל תיאוריה חדשה במקרה מסוים ייתן את אותן תוצאות כמו הקודם. במיוחד במכניקה רלטיביסטית, הדבר בא לידי ביטוי בכך שבמהירות הרבה פחות ממהירות האור משתמשים בחוקי המכניקה הקלאסית.
חלקיק רלטיביסטי הוא חלקיק,אשר נע במהירות דומה למהירות האור. תנועתם מתוארת על ידי תורת היחסות המיוחדת. יש אפילו קבוצה של חלקיקים שקיומו אפשרי רק כאשר הם נעים במהירות האור - חלקיקים כאלה נקראים חסרי מסה או פשוט חסרי מסה, כי במנוחה מסתם אפס, ולכן אלה הם חלקיקים ייחודיים שאין להם גרסה דומה במכניקה הקלאסית הלא רלטיביסטית .
כלומר, מסת המנוחה של חלקיק רלטיביסטי יכולה להיות שווה לאפס.
חלקיק יכול להיקרא רלטיביסטי אם האנרגיה הקינטית שלו יכולה להיות דומה לאנרגיה הבאה לידי ביטוי בפורמולה הבאה.
נוסחה זו קובעת את תנאי המהירות הנדרשים.
אנרגיית החלקיקים יכולה להיות גדולה גם מאנרגיית המנוחה שלה - אלה נקראים אולטרלטיביסטיות.
כדי לתאר את תנועתם של חלקיקים כאלה משתמשים במכניקת הקוונטים בתאוריה הכללית ובשדה הקוונטי לתיאור נרחב יותר.
חלקיקים דומים (גם יחסיים וגםultrarelativistic) בצורתם הטבעית קיימים רק בקרינה קוסמית, כלומר קרינה שמקורה נמצא מחוץ לכדור הארץ, מאופי אלקטרומגנטי. אך הם נוצרים באופן מלאכותי על ידי בני אדם במאיצות מיוחדות - בעזרתם נמצאו כמה עשרות סוגים של חלקיקים, ורשימה זו מתעדכנת כל העת. מיצב דומה הוא, למשל, ה- Big Hadron Collider, שנמצא בשוויץ.
אלקטרונים המופיעים במהלך דעיכת β יכולים גם כןלפעמים משיגים מהירות מספקת בכדי לסווג אותם כאל יחסיות. ניתן למצוא את המסה היחסית של אלקטרון על ידי הנוסחאות המצוינות.
למיסה במכניקה הניוטונית מספר תכונות חובה:
עיקרון זה גובש עבורושל מכניקה לא רלוונטית והיא באה לידי ביטוי באופן הבא: לא משנה אם המערכות במנוחה ובין אם הן עושות תנועה כלשהי, כל התהליכים בהן מתקדמים באותה צורה.
עיקרון זה מבוסס על שתי עמדות:
עד כמה זמן במדע, האמינו זאתהמסה של חלקיק כלשהו נובעת מהטבע האלקטרומגנטי, אך כעת נודע כי בדרך זו ניתן להסביר רק חלק קטן ממנו - התרומה העיקרית נעשית על ידי טבע האינטראקציות החזקות הנובעות מגלאונים. עם זאת, שיטה זו אינה יכולה להסביר את המסה של תריסר חלקיקים, שטבעם טרם הוברר.
התוצאה של כל המשפטים והחוקים שתוארו לעיליכול לבוא לידי ביטוי בתהליך מובן למדי, גם אם מפתיע. אם גוף אחד נע יחסית לגוף במהירות כלשהי, אז הפרמטרים שלו והפרמטרים של הגופים בפנים, אם הגוף המקורי הוא מערכת, יש לשנות. כמובן שבמהירויות נמוכות זה לא יורגש, אך ההשפעה הזו עדיין תהיה קיימת.
אתה יכול לתת דוגמא פשוטה - תפוגת זמן אחרת ברכבת שנע במהירות של 60 קמ"ש. ואז, על פי הנוסחה הבאה, מחושב מקדם שינוי הפרמטרים.
נוסחה זו תוארה גם לעיל. החלפת כל הנתונים לתוכו (ב c ≈ 1 · 109 קמ"ש) אתה מקבל את התוצאה הבאה:
ברור שהשינוי הוא קטן ביותר ואינו משנה את ביצועיו של השעון כך שהוא מורגש.
