درس العلماء جسيمات الميونات (وهي جسيمات أولية) في المختبر فوجدو أنها تتحلل إلى جسيمات أخف منها خلال زمن (2.2μs). والمطلوب:

  • فيزياء

درس العلماء جسيمات الميونات (وهي جسيمات أولية) في المختبر فوجدو أنها تتحلل إلى جسيمات أخف منها خلال زمن (2.2μs). والمطلوب:

  1. رصدت الميونات قرب سطح الأرض، احسب أقصى ارتفاع عن سطح الأرض يمكن أن تكون قد تولدت عنده وفق القوانين الكلاسيكية؟ اذا علمت أن سرعتها (0.995c).
  2. أرسل العلماء بعدئذ مناطيد تحمل كواشف لهذه الميونات، فوجدها على ارتفاعات أعلى بكثير من الارتفاع المحسوب كلاسيكياً فأخذو بعين الاعتبار تباطؤ الزمن وفق النظرية النسبية الخاصة، احسب الزمن الذي تستغرقه الميونات في رحلتها وفق القوانين النسبية بالنسبة لمراقب ساكن على سطح الأرض (0.009975√=0.1) ثم احسب أقصى ارتفاع عن سطح الأرض (بالنسبة لمراقب ساكن على الارض) يمكن ان تكون قد تولدت عنده هذه الميونات.
  3. حدد زمن الرحلة ومسافتها اللذين يسجلهما مراقب اذا يتحرك مع هذه الميونات.

الأجوبة

كلاسيكياً:

زمن رحلة الميونات:

t = 2.2*10-6 s

سرعة الميونات:

v = 0.995*3*108 = 2.985*108 m/s

d = v.t = 2.985*108*2.2*10-6 = 656.7 m

وهو ليس الارتفاع الأقصى الفعلي بالنسبة لمراقب أرضي فمن الخطأ تطبيق القوانين الكلاسيكية على جسيم سرعته قريبة من سرعة الضوء في الخلاء.

نسبياً:

عمر الميونات في المختبر و(هي ساكنة تقريباً بالنسبة للمراقب الأرضي):

t0 = 2.2*10-6 s

عمر الميونات وهي متحركة:

t = ϒ.t0

ϒ = 1/√1-(v2/c2)

ϒ = 1/√1-((0.995c)2/c2)

ϒ = 1/√0.00975 = 10

t = 10*2.2*10-6 = 2.2*10-5 s

 

لحساب أقصى ارتفاع يمكن أن تكون قد تولدت عنده الميونات:

d = v.t = 0.995*108*2.2*10-5 = 6567 m

المراقب الذي يتحرك مع الميونات يعتبرها ساكنة بالنسبة له فيكون زمن رحلتها:

t0 = 2.2*10-6 s

أما المسافة التي تقطعها الميونات بالنسبة لهذا المراقب (المراقب يرى الأرض تقترب منه بسرعة 0.995c):

L = L0/ϒ = 6567/10 = 656.7 m

هل كان المحتوى مفيد؟

تبحث عن مدرس اونلاين؟

محتاج مساعدة باختيار المدرس الافضل؟ تواصل مع فريقنا الان لمساعدتك بتأمين افضل مدرس
ماهو التخصص الذي تبحث عنه؟
اكتب هنا...