Найти в Дзене
Теория всего

9. Почему адронный коллайдер такой большой?

В ролике “СУРДИН и СЕМИХАТОВ летят в космос со скоростью света. Неземной подкаст” (https://www.youtube.com/watch?v=AN1frblBhO0 ) Семихатов рассказывает, почему адронный коллайдер имеет такие огромные размеры с точки зрения теории относительности. Дело в том, что при увеличении скорости тела его масса может возрастать до очень больших величин, практически до бесконечности. Возрастание массы осуществляется согласно вот этой формулы.

Предполагается, что масса вливается в ускоряемое тело через прилагаемую к нему энергию, которую может развивать ускоритель для ускорения частиц. Чем длиннее траектория частиц, тем большую скорость им можно придать более мощными магнитными и электрическими полями. Для получения больших магнитных и электрических полей требуются более мощные электрические токи. Это как будь то подтверждается самим коллайдером: чем ближе скорость частицы к световой скорости, тем большую силу надо прикладывать к частице для увеличения ее скорости. И это всем научным сообществом трактуется, как увеличение массы тела. Мы прикладываем к частице большую силу из-за возрастания ее массы. Но ведь может быть совсем по-другому. Рассмотрим такую картинку: Рис. 2.

-2

У нас есть какое-то поле и частица в ускорителе или коллайдере. Допустим, что поле характеризуется величиной 7 единиц (по числу стрелочек), которое ускоряет частицу (Шаг 1). Частица что-то излучает. Я полагаю, что после излучения частица становиться меньше в объеме. Теория относительности полагает, что частица уменьшает размеры только по направлению движения. Так как частица стала меньше по объему, то теперь на нее будет действовать поле в 5 единиц (Шаг 2). Если представить, что масса частицы не изменилась, то для такого же ускорения, как это было на предыдущем шаге, нужно также 7 единиц поля, но из-за уменьшения сечения частицы на нее попадает всего 5 единиц поля. Чтобы получить 7 единиц, надо увеличить плотность (напряженность) поля, так чтобы на уменьшенную частицу попало 7 стрелочек. Для этого следует повысить интенсивность (мощность) поля и чтобы это сделать, коллайдер должен обладать соответствующей мощью.

Дальше объем частицы еще уменьшится (Шаг 3), снова надо поднимать мощность толкающего поля. И будет создаваться впечатление, что масса частицы растет, хотя она может быть постоянной.

На самом деле масса частицы так же убывает. Я нарисовал частицу в виде твердого шара, но в действительности вокруг частицы существует электрическое поле, которое как раз и взаимодействует с ускоряющим полем. Примерно, как магнитное поле земли взаимодействует с частицами.

Как изменится масса частицы и эффективное сечение электрического поля частицы после излучения сказать трудно. Надо знать устройство частицы, что и с какими параметрами она излучает и другое. Ничего этого наука не знает и прет напрямую: увеличивается масса частицы, давайте строить коллайдер вокруг земного шара.