![]() |
![]() |
|
![]() | ![]() |
Наблюдение среднего времени жизни нестабильных релятивистских частиц Эти наблюдательные данные недвусмысленно говорят в пользу теории относительности. Действительно, в двадцатом веке ученые обнаружили, что помимо стабильных частиц, таких как электрон, позитрон, протон, фотон, мир наполнен частицами, живущими миллионные и миллиардные доли секунды. Вопреки обыденному опыту, такие времена в физике частиц считаются достаточно большими. Действительно, за время
Здесь Одними из первых частиц, для которых наблюдалось подобное явление, были мюоны
Сцинтилляционный детектор (сцинтиллятор) — это детектор ионизирующего излучения, в котором активное вещество, поглощающее ионизирующее излучение, переизлучает его энергию в виде фотонов, которые далее регистрируются фотоумножителем. Регистрация мюона имеет характерную «роспись»: сначала регистрируется сам мюон, а затем — высокоэнергетический электрон, образовавшийся в результате его распада уже внутри детектора: Таким образом, мюон распадается на электрон, нейтрино и антинейтрино. Время между регистрацией мюона и продуктов его распада составляет не более 2–3 микросекунд — но, что крайне важно, в данном случае наблюдается распад нерелятивистского мюона, заторможенного в веществе сцинтиллятора. Среднее время распада такого мюона равняется В то же время мюоны космических лучей, летя сквозь атмосферу, распадаются, при движении со скоростью, близкой к скорости света, поэтому среднее время их распада должно быть большим для наблюдателя, стоящего на Земле. Именно это и наблюдалось в эксперименте Росси–Холла: на высоте 1900м детектор регистрировал 568 мюонов в час, а на уровне моря — 412 мюонов в час. Если распад мюонов считать равномерным (а так и должно быть, поскольку последние почти не взаимодействуют с атмосферой), то должен быть справедлив основной закон распада: где, как и обозначалось ранее, откуда мы получаем: Если предположить, что и скорость мюонов вычисляется по формуле: Конечно, последний результат не является доказательством релятивистского характера замедления времени — он всего лишь говорит, что парадокс глубокого проникновения мюонов в атмосферу успешно разрешается с помощью специальной теории относительности. На примере этого явления последняя демонстрирует свою мощь и изящество. И, конечно же, чтобы избежать ощущения искусственности замедления времени, сразу скажем, что оно измерялось напрямую с помощью точнейших атомных часов, и результаты подтвердили предсказания теории относительности. <<К предыдущему эксперименту | Специальная теория относительности | К следующему эксперименту>> |
|