LHC og relativistisk bevægelse – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om Fysik > ? om Fysik > LHC og relativistisk b...

20. januar 2014

LHC og relativistisk bevægelse

Hej Spørg om Fysik
Jeg er ved at skrive SRP om protoner i omløb i LHC. Jeg har ganske fint styr på, at protonerne, ifølge den specielle relativitetsteori, tager masse på, idet de bevæger sig med hastigheder meget tæt på c (m=m0*1/(1-v^2/c^2)^0.5). 

Jeg er nu kommet til at spekulere på, om den generelle relativitetsteori også kan spille ind. Den generelle relativitetsteori siger, at de fysiske love i et accelereret system er de samme, som i et andet system med samme acceleration. Jeg ved også, at et tyngdefelt (et accelereret system) giver anledning til en tidsforlængelse.

Mit spørgsmål er nu, om den relativt høje acceleration på protonerne, der suser rundt i LHC, giver anledning til endnu en masseforøgelse. Hvis det gør, hvilken sammenhæng har masseforøgelsen så med accelerationen, som protonerne er påvirket af?

Med venlig hilsen
T W J.

Protonerne i LHC, der for det meste er en lagerring, udfører en jævn cirkelbevægelse efter en kort periode med acceleration. Efter accelerationen holdes i meget præcist i en cirkulær bane der opretholdes fordi vi kan beregne det nødvendige magnetfelt meget præcist.

Denne bane er karakteriseret ved en centripetal acceleration - der jo er nødvendig for hele tiden at  at holde partiklen i den cirkulære bane.

Der er i generel relativitetsteori ingen kobling mellem dette og den tangentielle bevægelse. Der er derfor ingen påvirkning af partiklens impuls, der jo er givet ved p= γ·m·β.

Det er diskutabelt, om man overhovedet skal fortolke denne formel som en masseændring, når partiklen er i bevægelse med stor gamma værdi- men det er en anden historie.

Håber det hjælper.

Med venlig hilsen
Jens Jørgen Gaardhøje