Спросите Итана №90: Мюоны, относительность и новый рекорд

https://medium.com/starts-with-a-bang/ask-ethan-90-muons-relativity-a-new-record-3d4cc34e1e57#.xmtyajgud
  • Перевод
Как одна из первых проверок специальной теории относительности может привести к созданию величайшего ускорителя частиц всех времён.
Кажется, что прошлое остаётся таким, каким мы его оставляем, а настоящее постоянно движется; оно окружает тебя нестабильностью.
Том Стоппард

Каждое естественное явление, наблюдавшееся нами во всей Вселенной, состоит из одних и тех же частиц: протонов, нейтронов и электронов, вместе с фотонами. По крайней мере, обычно так считается, но вместе с ними в деле участвует огромное количество нейтрино, антинейтрино, сверхмассивное количество тёмной материи, а также, набор нестабильных высокоэнергетических частиц. Одна из них, мюон, стала темой очень интересного вопроса от пользователя MegaN00B:

Недавно в вашем блоге вы упомянули, что космические лучи, входя в атмосферу, порождают частицы (мне кажется, мюоны), и то, как относительность помогает мюонам пройти дальше, чем они могли бы, поскольку они должны распадаться до того, как достигнут поверхности.
А как бы выглядел этот путь с точки зрения мюона?

Начнём сначала, и расскажем вам про мюоны.



Практически всё, что нам известно – атомы, молекулы, планеты, звёзды, туманности, галактики – создано из нескольких известных фундаментальных частиц: фотонов, электронов, глюонов, а также кварков, составляющих протоны и нейтроны. Ещё есть нейтрино и антинейтрино, редко взаимодействующие с материей, а также тёмная материя, о чьём присутствии мы знаем лишь благодаря гравитации. Всё остальное, что можно создать, все остальные фундаментальные частицы ужасно нестабильны, то есть, распадаются со временем на что-нибудь более лёгкое и стабильное.

Из всех этих нестабильных частиц мюон ближе всех находится к стабильным, так как проживает «долгую» жизнь длиною в среднем в 2,2 микросекунды, что на порядки дольше, чем живут остальные. Мюон — будто двоюродный брат электрона, только потяжелее, но обладает теми же свойствами:
• лептонное число,
• электрический заряд,
• спин,
• магнитный момент,

за исключением того, что он в 206 раз тяжелее, и после того, как его квантовая судьба решена, он распадается на электрон и два нейтрино.



Странно то, что если вы вытяните руку параллельно Земле, каждую секунду через неё будет проходить один мюон. Эти мюоны рождаются в верхней части атмосферы, в которую постоянно врезаются высокоэнергетические частицы, также известные, как космические лучи. Это в основном протоны, но очень высоких энергий: они так сильно врезаются в атомы, что это вызывает широкие атмосферные ливни частиц – возникновение пар материи/антиматерии, а также тяжёлых нестабильных частиц вроде пионов, которые также могут распадаться (например, на те же мюоны).



Это не должно вас удивлять: если вы слышали про E = mc2, вы понимаете, что возможно спонтанно создавать новые частицы, сталкивая две частицы вместе с достаточно большими скоростями. Подсчитаем: даже если частицы двигаются почти со скоростью света, 300 000 км/с, и живут 2,2 микросекунды, они должны пройти не более 660 метров, прежде чем распасться.

Однако же я говорю о том, что эти частицы создаются в верхней части атмосферы, примерно в 100 км от Земли, или в 100 000 метров! С нашей точки зрения, мюон не должен долететь до земли. Однако всё спасает Эйнштейн – чем ближе к скорости света двигаются объекты, тем медленнее идут их часы.



С нашей точки зрения, мюон, движущийся с 99,9995% от скорости света, будет испытывать течение времени, замедленное в 1000 раз по сравнению с покоящимся мюоном. Так что вместо пути в 660 метров он может пролететь 660 километров до того, как распадётся. Эта разница для мюонов со средним временем жизни в 2,2 мкс означает, что вместо одного шанса из 1066 достичь вас (такой шанс был бы у них без всякого замедления времени) они получают 86% шанс это сделать.

И как бы это выглядело со стороны мюона? С его точки зрения время течёт нормально, он появился в верхних слоях атмосферы и спустился до земли. Но «до земли» для него значит совсем не то же самое, что для нас!



Мюон ощущает, что его время течёт нормально, но весь мир движется ему навстречу со скоростью в 99,9995% от световой. Кроме замедления времени мюон видит эффекты сокращения длины, то есть дистанция в 100 км, которую ему нужно пройти, кажется ему в 1000 раз меньшей, то есть, как 100 метров. И у него есть 86% шанс дойти до земли до того, как он распадётся, даже если считать с его точки зрения.

Осознание всего этого приводит нас к искушению: если, разгоняя мюон почти до скорости света, мы удлиняем время его жизни, возможно, мы можем использовать это для создания идеального ускорителя частиц!



Обычно в ускорителях/коллайдерах мы используем стабильную частицу (или античастицу), вроде электрона, позитрона, протона, антипротона. При помощи электрического поля мы ускоряем частицу, а при помощи магнитного – искривляем её путь. Кольцо имеет большую важность, так как одну и ту же «трассу» можно использовать многократно, разгоняя частицу до всё более высоких энергий и до скоростей, отличающихся от световой гораздо меньше, чем на один километр в секунду.

Но тут есть проблема. Мы бы хотели достичь таких же энергий, какие доступны на БАК, на электрон-позитронных коллайдерах. Когда в БАК сталкиваются два протона, энергия столкновения распределяется не только между всеми тремя кварками в каждом протоне, но и между всеми глюонами глубоко внутри. Вы не только теряете почти всю энергию, которую с таким трудом набирали, вы ещё получаете кучу «мусора», поскольку все эти кварки с глюонами создают полный хаос в детекторе.



Но на электрон-позитронных коллайдерах физически невозможно достичь таких же энергий, как на протонных. Тот же самый тоннель длиной в 27 км, что сейчас работает в БАК, раньше использовался в Большом электрон-позитронном коллайдере. Но тогда как на БАК можно достичь энергий в 13 ТэВ, или 13 000 000 000 000 эВ, на БЭПК можно было достичь энергий в 114 ГэВ, или 114 000 000 000 эВ. Откуда разница в сто раз? Не из-за размера кольца (они идентичны), не из-за силы магнитов (если бы в прошлом были сегодняшние магниты, ничего бы не поменялось), но из-за того, что заряженные частицы ускоряются, изгибая свою траекторию в магнитном поле, и излучают.



Этот эффект известен, как синхротронное излучение, и он заставляет заряженные частицы терять энергию обратно пропорционально четвёртой степени массы. Это значит, что электрон, весящий в 1836 раз меньше протона, теряет энергию в 1013 раз быстрее! А жаль, ибо если бы мы могли сталкивать электроны и позитроны на тех же энергиях, что и адроны, мы могли бы точнее измерять более высокие энергии центров масс и получать лучшие данные в детекторе.

Но если бы мы смогли воспользоваться замедлением времени у мюонов, мы бы могли построить мюонный коллайдер, поскольку в 206 раз больший, чем у электрона, вес позволит нам терять в два миллиарда раз меньше энергии, чем теряет электрон после каждого прохода по кольцу.



Пока существует препятствия, которые необходимо преодолеть для постройки мюонного коллайдера, но если мы сможем свести мюоны (и антимюоны) в параллельный пучок и запустить их в кольцо ускорителя с достаточной начальной скоростью, мы сможем разогнать их до 99,999% скорости света, столкнуть их и открыть ещё более удивительные факты о Вселенной – включая высокоточную физику и распад таких частиц, как бозон Хиггса и верхний кварк.

Рабочая весенняя конференция по программе создания мюонного ускорителя в Фермилаб только что (май 2015) закончилась. Вверху вы видите прототип радиомодуля на 201 МГц MICE, ускоряющего мюоны на 11 МэВ на каждый метр длины, одновременно уменьшающий боковую скорость, что необходимо для сохранения параллельности пучка. Эта техника известна под названием ионизационного охлаждения, отсюда и аббревиатура: эксперимент по ионизационному охлаждению мюонов [Muon Ionization Cooling Experiment, MICE].


Концепция мюонного коллайдера

Когда-то это была несбыточная мечта, а критики утверждали, что время жизни мюона всегда будет слишком большим ограничением. Теперь же мюонный ускоритель вполне может стать тем самым ускорителем, который откроет новые границы Вселенной, выйдя за возможности БАК. И та же самая физика – физика СТО, удлинения времени и сокращения длины – позволяющая космическим мюонам достичь поверхности Земли, сделает возможным и новый ускоритель! (Слайды доклада нобелевского лауреата Карло Руббиа по проекту создания «хиггсовской фабрики» на основе мюонов).

Спасибо за прекрасный вопрос и предлог исследовать удивительные горизонты, которые когда-нибудь позволят нам сделать прыжок от научной фантастики до реальности. Присылайте мне ваши вопросы и предложения для следующих статей.
Поделиться публикацией
Комментарии 40
    0
    Не могу понять, почему, если всё относительно, и с точки зрения мюона Земля двигается со скоростью, близкой к световой, то у мюона время замедляется, а у Земли — нет?
      +4
      В системе отсчета мюона время замедляется именно у Земли.
        0
        Не наоборот?
          0
          В СО мюона — именно у Земли. Ведь это Земля летит ему навстречу почти со скоростью света.
          В СО Земли(как нам привычно рассматривать) — у мюона, т.к. летит он, а мы покоимся.
        0
        Время не замедляется ни у того, ни у другого. Просто пока их относительная скорость — релятивисткая, их временна не сравнимы. Когда мюон затормозил, оказалось, что по часам Земли для него прошло меньше времени, чем для Земли. Если бы Земля разогналась до его скорости — вышло бы наоборот (по часам мюона, на этот раз).
          0
          их временна не сравнимы

          А это еще откуда взялось?
            0
            Оттуда же. Мировые линии идут под существенным углом друг к другу. Грубо говоря, в таких системах отсчёта разные вектора считаются временем.
              0
              Все сравнимо. Есть два события, в каждой системе можно посчитать расстояние между ними, как пространственное, так и временное. А потом сравнить. Для этого не нужно никакое ускорение.

              Если хочется посмотреть именно на то, что принято называть замедлением времени, берете в одной СО чисто временной интервал (два момента времени в одной точке пространства), считаете время между этими же событиями в другой СО (там будет разница еще и в пространственных координатах).

              Хотя, я готов согласиться, что сравнивать надо аккуратно, чтобы не наплодить «парадоксов».
              +2
              Из ТО. Время — это математическая абстракция, упорядочивающая последовательность физических событий, а не самостоятельное физическое явление, существующее в отрыве от движения материи (пространство, к слову, тоже лишь абстракция, материя в ТО может двигаться только лишь относительно материи, нет никакой физической возможности зарегистрировать движение относительно пространства — эфира не существует). Относительно разных систем отсчёта одни и те же физические события могут упорядочиваться по-разному (или даже исчезать и возникать в зависимости от выбора системы координат). «Просто» измерить время в общем случае не получится, необходимо будет явно или неявно определить физический процесс, который мы берём за эталон, и систему отсчёта, в которой производим измерение. И вот к мюону или фотону такую систему отсчёта с часами физически прикрутить не получится, а математически — можно различными способами, каждый из которых будет ограничен своими допущениями и условностями, и время получится тоже разным. А _на_самом_деле, конечно, мюону не движется навстречу весь мир со скоростью света, мюон просто возникает или не возникает в детекторе при соответствующем измерении согласно распределению вероятностей своей волновой функции.
                0
                Много слов ни о чем. Допустим, мы выбрали конкретный физический процесс для измерения времени и сравнили, как он протекает в нашей СО и в движущейся (см. мой ответ зенитчику выше). Например, взяли за эталон то же время жизни мюона. Что нам мешает сравнивать это время в разных СО? Мы знаем, что неподвижный мюон проживет в нашей СО 2.2мкс, а двигающийся проживает 2.2мс. Делаем вывод, что с нашей точки зрения его время замедлилось в 1000 раз. Конечно, это упрощение и правильнее считать расстояния между событиями, но для простых случаев вполне работает.
                  +2
                  Много слов ни о чем. Вы согласны с неизбежностью допущений при таком умозрительно измерении времени, но выразили это, почему-то, в форме возражения.
                    0
                    Ваш подход сводится к тому, что ни координат, ни времени, ни движения не существует, а потому работай, не работай считай, не считай — все едино. Неконструктивно. И непонятно, зачем было приплетать сюда еще и кванты — речь-то совсем о другом.
                      +2
                      Конструктив заключается в том, чтобы пользоваться формулами квантмеха, и не слишком увлекаться проведением аналогий с повседневной жизнью («что видно с точки зрения мюона?» — вы понимаете, что сам процесс зрения — это процесс регистрации информации, который сам состоит из триллиардов событий уровня эволюции мюона? С точки зрения мюона ничего увидеть не получится, а математически «увидеть» — это уже значит внесение каких-то условностей и допущений). Мюоны — не шарики из пинг-понга, а квантовые объекты с совершенно небытовыми свойствами.
                        0
                        Ну, опишите и объясните это явление формулами квантмеха, тогда будет о чем говорить. Если получится так же просто, как в СТО, будет респект. Мы же тут не статью в научный журнал пишем, а пытаемся на пальцах объяснить непонимающим.
                          0
                          Я уже сказал всё, что посчитал нужным.
                            +1
                            Я так понимаю, что объяснений с точки зрения квантов мы не увидим? Ну и ладно, продолжим пользоваться СТО (там, где это допустимо).
                  +1
                  Спасибо большое! Наконец-то кто-то подтвердил мои мысли о времени. А то уже изрядно поднадоели байки про время, которое ускоряется, замедляется и ходит в магаз за пивасиком.
              +1
              Потому что мюон ускорялся, а Земля- нет.
                +2
                Для наблюдателя с Земли время у мюона замедляется, а его линейные размеры сокращаются, со стороны мюона всё то же самое — время на Земле замедляется, а её линейные размеры сокращаются. Соответственно, с точки зрения мюона расстояние, которое он пролетит, будет меньше, чем с точки зрения Земли.
                  +1
                  Только поправка — сокращается только линейный размер по направлению вектора скорости. Остальные размеры не меняются — например площадь поверхности земли в которую ему предстоит врезаться не уменьшается. Уменьшается только «толщина»(/глубина) по направлению движения, в частности толщина атмосферы которую он за счет этого успевает пролететь не распадаясь, не смотря на то что в его СО время жизни осталось таким же маленьким (2.2 микросекунды).
                  +2
                  Почему нет, замедляется. В этом нет противоречия, если учитывать относительность одновременности, часы в ТО синхронизируются специфически.
                    –1
                    я не могу объяснить математику, но принцип такой же как в парадоксе близнецов: пока идет движение в одну и в другую сторону, то разница во времени не такая уж и большая (или вообще отсутствует, смотря как мерять), но вот в момент смены направления движения происходит «рассинхрон». Вики обозвала это как «кто изменяет свою систему отсчёта, тот и оказывается моложе.»

                    Короче причина изменения течения времени не в самих скоростях, а в изменениях скоростей. В парадоксе близнецов всё должно быть расписано детально: вроде даже понятно, но всё-равно каждый раз забывается
                      0
                      Неверно. Парадокс близнецов не имеет к этому никакого отношения — там, действительно, важно ускорение (или смена системы отсчета). Но замедление времени существует и при равномерном движении. А кроме него есть еще и относительность одновременности. Если мы на земле запускаем секундомер в момент рождения мюона и выключаем его в момент встречи с ним, то с точки зрения мюона включение секундомера и его собственное рождение будут далеко не одновременными событиями. Тут, скорее, надо вспомнить парадокс релятивистского поезда в тоннеле (или карандаша в пенале).
                      0
                      Собственно уже написали — на ход времени влияет сама скорость. А в плане ускорения — важно не само ускорение(на тех же ускорителях уже проверили, что ускоренное движение, даже с очень высокими ускорениями на течение времени влияния не оказывает), а именно кто менял систему отсчета с одной инерциальной на другую.

                      Просто в физическом мире это выполнить (физически перейти в другую СО) — можно только ускоряясь. А так математически можно поменять СО не ускоряясь — и тот кто «мысленно» поменял СО, тот и оказался «моложе» в парадоксе — стоит только начать рассматривать оба объекта в одной и той же СО(а не для каждого свою собственную), как парадокс пропадает.
                      0
                      Замедляется, но относительно мюона.
                      0
                      Кстати, о мюонах у меня давно возник вопрос.
                      Есть мюонные атомы, в которых электрон замещен мюоном. Эти атомы значительно меньше, а следовательно обладают меньшей, чем «электронные», энергией. Что бы мюону в этих условиях распасться, ему надо затратить энергию, что бы полученный электрон смог улететь от ядра.
                      Если взять достаточно тяжелый элемент, и добавить к нему мюон, не получится ли мюон стабильным, если ему не хватит энергии, что бы вылететь?
                        0
                        >Если взять достаточно тяжелый элемент, и добавить к нему мюон, не получится ли мюон стабильным, если ему не хватит энергии, что бы вылететь?
                        Он распадается не как нейтрон вне ядра атома, а вообще всегда, тк нестабилен
                          0
                          Стабильность частиц определяется практически полностью энергетическим балансом и законами сохранения.

                          В принципе, это можно достаточно точно рассчитать. Я думаю, что потребуется заряд ядра в районе 130–160. Только толка от такого мюона будет не много, ибо это будет, скорее, не мюонный атом, а композитная частица. Кстати, в поле такого ядра будет происходить спонтанное зарождения мюонов.
                          0
                          Возьмём самый тяжелый стабильный атом, свинец-208.
                          Заместим в нём один из двух ближайших к ядру электронов на мюон.
                          Мюон окажется в 206 раз ближе к ядру, чем исходный электрон. Что резко поменяет конфигурацию электромагнитных полей в атоме.
                          Чтобы посчитать, что станет с таким атомом, потребуется новейший суперкомпьютер.
                          Но возможность туннелирования никто не отменял, потенциальный барьер не так уж высок, 206 примерно равно 208, поэтому, из общих соображений, стабильным мюон не станет. Хотя период полураспада, возможно, и увеличится.
                            0
                            Опыт не удастся провести, т.к. просто не существует достаточно тяжелых элементов.
                            Чтобы энергия связи с ядром была выше энергии распада, это нужно ядро с зарядом где-то не ниже 150 (150 протонов в ядре соответственно).
                            Таких ядер не существует и скорее всего не может существовать в принципе — уже с заряда примерно 115 все ядра крайне нестабильны(период полураспада меньше чем у самого мюона) и чем дальше(больше заряд), тем меньше срок их жизни.

                            Да и если бы существовали нужные ядра — соответствующие атомы все-равно не смогли бы существовать. Для обычных атомов с электронами теоретический предел это элемент-137 — после этого у электронов на низкой орбите скорость должна была бы превысить скорость света, что исключает возможность существования подобных атомов.
                            Для намного более тяжелых мюонов тут ограничения нет — их скорость меньше, но есть другой теоретический порог — пропорционально массе становится меньше радиус «орбиты» вокруг ядра. И для очень тяжелых ядер радиус орбиты мюона получается меньше радиуса самого атомного ядра. Т.е. он должен был бы внутри самого ядра летать.
                              0
                              Ну летать внутри ядра не проблема. Кстати, в этом случае заряд мюона мог бы стабилизировать само ядро.
                                0
                                Сомневаюсь что какая-то стабилизация возможно вообще, скорее всего невозможно.

                                Если кто квантовую физику получше знает, может поправит, но вроде в таком случае («летаем внутри ядра») будет очень велика вероятност процесса аналогичного электронному захвату: ядро атома может захватить один из электронов собственной оболочки и за счет этого превратить один из протонов в нейтрон, уменьшив этим собственный заряд на 1 единицу и став ядром другого хим. элемента.

                                Это происходит даже с обычными электронами, у которых радиус орбиты минимум на порядок больше радиуса ядра — за счет принципа неопределенности, электрон может оказаться достаточно близко к одному из протонов ядра, хотя «в среднем» он находится далеко от ядра. Просто вероятность такого события будет очень мала. Если же орбита фактически внутри самого ядра лежит — то вероятность должна быть высокой (а время жизни соответственно очень малым)

                                Не знаю может ли мюон участвовать в этом процессе напрямую, но даже если не может — он всегда может распасться на электрон и нейтрино, нейтрино улетят (у них нет заряда и с ядром они не связаны) унеся с собой часть энергии распада, а электрон будет захвачен и поглощен ядром. Т.е. для этого канала распада «энергетический барьер» (что энергия связи заряда с ядром выше чем энергия распада) работать не будет — тут электрону ядро вообще покидать не нужно.
                                  0
                                  Для этого требуется, что бы такое поглощение энергетически оправдывало превращение протона в более тяжелый нейтрон.
                                  Хотя с мюоном это скорее всего так и будет.
                                0
                                > Таких ядер не существует и скорее всего не может существовать в принципе — уже с заряда примерно 115 все ядра крайне нестабильны(период полураспада меньше чем у самого мюона) и чем дальше(больше заряд), тем меньше срок их жизни.
                                Не всегда, это не линейная функция. Теоретически может существовать остров стабильности на 124. Правда до 150 всё равно не дотягивает.
                              0
                              >Кроме замедления времени мюон видит эффекты сокращения длины, то есть дистанция в 100 км, которую ему нужно пройти, кажется ему в 1000 раз меньшей, то есть, как 100 метров.

                              А сокращается ли размеры атомов(в сторону которых летит мюон), расстояние между ними? увеличивается ли плотность вещества?
                                0
                                Вот какой вопрос я бы ему задал. Если нейтрино слабо взаимодействуют с веществом, но мы их можем засечь, то почему не можем засечь частицы темной материи? Которых теоретически больше, они расположены плотнее и они тяжелее нейтрино? Что то не состыковочка получается.
                                Про мюоны не понятно: живут мало, но с точки зрения расстояний на Земле живут долго.
                                И вообще зачем создавать кольцевой ускоритель, когда сто километров можно и по прямой сделать, дольше мюон не проживет. По современным меркам реально. 27 км сделали же.
                                  0
                                  Потому что нейтрино участвует в слабом и гравитационном взаимодействиях, а темная материя — только в гравитационном
                                    +1
                                    По прямой (линейный ускоритель) можно и вообще простым электронным (электро-позитронным) вариантом обойтись.
                                    Преимущество у мюона есть только для кольцевых(замкнутых) траекторий, где он будет терять на порядки меньше энергии чем электроны и позитроны.

                                    С линейными проблема в другом — успеть за 1 раз передать достаточно энергии, прежде чем рабочий отрезок ускорителя закончится. Причем энергии очень большие — для новых проектов интерес представляют только начиная с 1 ТэВ и выше. Т.е. от триллиона эВ. А 1 эВ — это энергия получаемая частицей единичного заряда(как электрон или мюон) проходя через поле с разностью потенциалов в 1 вольт. Т.е. для линейного ускорителя на «трассе» нужно будет каким-то образом создать поля эквивалентные электрическому полю создаваемому напряжением больше триллиона вольт.

                                    В кольцевых ускорителях это решается за счет многократного прохода частиц через ускоряющие секции. При каждом проходе передается относительно небольшая энергия, но делается огромное количество циклов.
                                    Линейный же придется делать не просто очень длинным, но и по всей длине он должен быть застроен мощными ускорительными секциями.
                                    0
                                    Это хорошо, что долгожительство мюона, полученного благодаря энергии космических лучей, объясняется его высокой скоростью — связанным с этим, согласно СТО, замедлением его времени. Хорошо тем, что данное явление микромира объясняется теорией для макромира. Но это не всегда удаётся. Например, гравитацию в микромире нельзя описать с помощью ОТО. И по вопросу значения космологической постоянной — плотности энергии вакуума — ОТО и КТП очень расходятся.

                                    Конечно, в будущем появится теория, которая на основе единых принципов будет объяснять и описывать явления микро и макромира. Возможно, ею будет некий вариант петлевой квантовой гравитации, описывающий все частицы Стандартной модели. А пока можно пофантазировать на тему будущей единой теории и объяснить с её позиций долгожительство субсветового мезона.

                                    В своих фантазиях я использую на научные факты, но смотрю на них с необычной стороны. Вот факт замедления времени. Его испытывает быстро движущийся объект или объект, находящийся в сильном гравитационном поле. Атомные часы такого объекта замедляют свой ход, факты замедления подтверждают ОТО. В обоих случаях в часах уменьшается частота де Бройлевской волны фотонов, излучаемых атомами цезия. И поэтому общепринятое количество волн не умещается в секундный интервал — время для этого количества увеличивается.

                                    Такое абстрактное понимание времени и его замедления побуждает понять его физическую суть. Опять же используя научные факты. Известно, что в космологическом масштабе пространство Вселенной плоское, и что оно искривляется, согласно ОТО, около массивных тел. Но если на это взглянуть с позиции КТП и оценить распределение плотности энергии вакуума, то можно сказать, что эта плотность выше вдали от массивных тел и ниже вблизи их. И вот мы уже видим влияние одного физического явления — значения плотности энергии вакуума — на другое физическое явление — частоту волны, присущей фотонам и всем другим частицам материи. Выше плотность — выше частота (энергия) фотона или частицы, ниже плотность — ниже частота.

                                    Почему такая зависимость? На это отвечает моя эволюционная модель мира, но здесь можно ограничиться таким «полуфабрикатом»: рост частоты фотона (и всех других частиц) — это его защитная реакция на давление окружающей плотной среды. Попал фотон в гравитационное поле — в менее плотную среду — можно снизить свою энергию противодействия среде, уменьшить частоту. Оказался фотон в далёком космосе, где плотность среды выше, там и энергия его соответственно выше.

                                    Так объясняется влияние гравитации — сниженной плотности энергии вакуума — на снижение частоты фотона и замедление хода атомных часов. Объяснение высокой скорости объекта или того же мюона на замедление хода его времени (его атомных часов) аналогичное. При достижении частицей релятивистской скорости растёт и её релятивистская масса. Например, в протонных или в электронных ускорителях разгоняемые частицы поглощают фотоны — кванты их разгоняющего поля — и массы частиц растут. Это значит, что плотность энергии вакуума внутри них — в протонах, в электронах, в мюонах — снижается. Снижается частота де Бройлевских волн их образующих частиц и частота их обменных процессов. Поэтому распад медленного и субсветового мюона совершается за то же число внутренних обменных процессов, но у второго они длятся дольше, и он пролетает больший путь.

                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                    Самое читаемое