МАССА ПОКОЯ

Масса покоя - одна из основных характеристик элементарных частиц, определяется как масса частицы в системе отсчёта, по отношению к к-рой частица покоится. Все стабильные элементарные частицы обладают строго определёнными значениями М. п., присущими данному сорту частиц. Из теории относительности следует, что всякое тело с М. п. m0 обладает энергией . Это и есть известное соотношение Эйнштейна, определяющее энергию покоя. Соотношение Эйнштейна позволяет определить М. п. в энергетич. единицах. В этом смысле в физике элементарных частиц иногда выражают М. п. в электронвольтах (эВ). Напр., М. п. электрона m0=0,511 МэВ, нейтрона m0= 939,57 МэВ, протона m0= 938,28 МзВ, у -частицы m0= 3,095 МэВ, у W-бозона ГэВ. Если тело движется и обладает импульсом р, то по теории относительности его полная энергия (*) или (при ) . Т.о., в нерелятивистской области (т.е. при скоростях, малых по сравнению со скоростью света) полная энергия свободной частицы может быть представлена как сумма энергии покоя и кинетич. энергии. Скорости частиц космич. лучей, а также частиц, получаемых на ускорителях, приближаются к скорости света. Такие частицы наз. ультрарелятивистскими (сверхрелятивнстскими). В этом случае и полная энергия . Кинетич. энергия частицы . Величина движущейся частицы характеризует её инерционные и гравитирующне св-ва. Её иногда наз. релятивистской массой. Соотношение между m и m0 установлено спец. теорией относительности: , где v - скорость частицы. Отличие m от m0 становится заметным лишь при скоростях движения, сравнимых со скоростью света. При энергия частиц, обладающих М. п., неограниченно возрастает. М. п. фотонов, движущихся со скоростью света, равна нулю. Из ф-лы (*) следует, что у таких частиц . Система, состоящая из неск. частиц (в т.ч. и с нулевой М. п.), обладает энергией покоя, вычисляемой по ф-ле , где и pi - энергия и импульс отдельной частицы. Из этой формулы по измеренным энергиям и импульсам продуктов распада определяют М. п. короткоживущих частиц. Квантовомеханическое соотношение неопределённостей связывает время жизни частиц с шириной распределения по , т.е. с неопределённостью в величине их М. п. Масса покоя составных связанных систем отличается от суммарной М. п. составляющих её частиц на величину энергии связи. Кинетич. энергия теплового движения частиц в недрах звёзд главной последовательности порядка неск. кэВ, т.е. гораздо меньше, чем М. п. электрона (в энергетич. ед.). Это значит, что в таких звёздах частицы ведут себя как нерелятивистские - эффекты теории относительности пренебрежимо малы. Однако на заключит, стадиях звёздной эволюции в недрах звёзд могут возникать условия, когда кинетич. энергия теплового движения электронов в горячих массивных звёздах или энергия Ферми электронов в вырожденных ядрах звёзд начинают превышать М. п. электронов. Возможное наличие у нейтрино малой (~30 эВ) М. п. практически не проявляется в нейтринных процессах в звёздах, поскольку характерные энергии нейтрино в таких процессах значительно превышают величину М. п. Однако нейтрино с отличной от нуля М. п. могут испытывать т.н. нейтринные осцилляции (см. также Нейтринная астрофизика), к-рые могут существенно влиять на наблюдения потоков космич. нейтрино, в частности уменьшить в неск. раз поток электронных нейтрино от Солнца. Если М. п. нейтрино ~ 30 эВ, то совр. средняя плотность Вселенной определяется, возможно, плотностью реликтовых нейтрино. В этом случае нейтрино определяют строение и эволюцию Вселенной, а эволюция неоднородностей их плотности определяла формирование и развитие структуры Вселенной (см. Модель горячей Вселенной). (М.Ю. Хлопов)