Η ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

Η ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

ΣΧΕΤΙΚΙΣΤΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ

 Ένα από τα σπουδαιότερα συμπεράσματα της ειδικής θεωρίας της σχετικότητας είναι πως ένα σώμα μάζας ηρεμίας m που κινείται με ταχύτητα υ έχει ενέργεια:

                                                                        Ε=m·c² · 1/(1-υ²/c²)^1/2

 Την ενέργεια αυτή δε μπορούμε να τη θεωρήσουμε μόνο κινητική.Αν θέσουμε  όπου υ=0 βρίσκουμε E=m·c² και όχι Ε=0.

 Το ποσό ενέργειας m·c² που κατέχει ένα σώμα όταν ηρεμεί το ονομάζουμε ενέργεια ηρεμίας του σώματος .

Το ποσό ενέργειας m·c² που κατέχει ένα σώμα όταν ηρεμεί το ονομάζουμε ενέργεια ηρεμίας του σώματος

 Η ενέργεια ηρεμίας είναι ένα ποσό ενέργειας που συσχετίζεται μόνο με τη μάζα ηρεμίας του σώματος. Με άλλα λόγια,μια ποσότητα μάζας m ισοδυναμεί με ένα ποσό ενέργειας m·c².Πηγαίνοντας το συλλογισμό ένα βήμα πιο πέρα λέμε ότι η μάζα και η ενέργεια είναι δυο όψεις της ίδιας οντότητας.

 Είναι πάρα πολλά τα πειράματα όπου ένα μετρήσιμο ποσό μάζας εξαφανίζεται και δίνει τη θέση του σε ένα ισοδύναμο m·c² ποσό ενέργειας και,αντίστροφα,ένα ποσό ενέργειας μετατρέπεται σε μάζα.

 Σε μια πυρηνική σχάση το άθροισμα των μαζών ηρεμίας των προϊόντων της σχάσης είναι μικρότερο από τη μάζα ηρεμίας του αρχικού πυρήνα.Το έλλειμμα μάζας πολλαπλασιαζόμενο επί c² δίνει το ποσό της εκλυόμενης ενέργειας.

Ένα φωτόνιο ακτινοβολίας γ προσκρούει σε ένα ηλεκτρόνιο και μετατρέπεται σ' ένα ηλεκτρόνιο και ένα ποζιτρόνιο.Το φαινόμενο λέγεται δίδυμη γένεση.Ένα ποσό ενέργειας μετατράπηκε σε ύλη.Στη φωτογραφία η υλοποίηση του φωτονίου έγινε σε χώρο όπου υπάρχει μαγνητικό πεδίο.Το ποζιτρόνιο έχει αντίθετο φορτίο από το ηλεκτρόνιο και γι' αυτό διαγράφει σπειροειδή τροχιά αντίστροφης φοράς από αυτήν που διαγράφει το ηλεκτρόνιο

 Όταν πυρήνες υδρογόνου συνδέονται για να σχηματίσουν πυρήνες ηλίου,σχεδόν το 0,1% της μάζας τους μετατρέπεται σε ενέργεια.Αυτό συμβαίνει στα αστέρια και φυσικά,στον Ήλιο.Συγκεκριμένα,η μάζα του Ήλιου ελαττώνεται με ρυθμό 4,5 εκατομμύρια τόνους το δευτερόλεπτο.Παρόλο που ο ρυθμός αυτός για τα δικά μας δεδομένα είναι τρομακτικός, ο Ήλιος είναι τεράστιος.Η μάζα αυτή που "χάνεται" στον Ήλιο μετατρέπεται σε ενέργεια.Στο μέρος αυτής της ενέργειας,που φτάνει στη Γη,οφείλεται η διατήρηση της ζωής στον πλανήτη μας.

 Το 1932 ο Αμερικανός φυσικός C. D. Anderson (Άντερσον) ανακάλυψε πως ένα φωτόνιο ακτινοβολίας γ,μετατράπηκε σε ένα ζεύγος σωματιδίων.Το ένα ήταν ηλεκτρόνιο και το άλλο ποζιτρόνιο.Το φαινόμενο ονομάστηκε δίδυμη γένεση.Στο φαινόμενο αυτό ενέργεια (του φωτονίου) μετατρέπεται σε ύλη.

 Οι αρχές διατήρησης της μάζας και της ενέργειας συντίθενται από τη θεωρία της σχετικότητας σε μια ευρύτερη αρχή διατήρησης μάζας-ενέργειας.

 Εάν θέλουμε να υπολογίσουμε την κινητική ενέργεια (K) του σώματος πρέπει από την ολική του ενέργεια (Ε) να αφαιρέσουμε την ενέργεια ηρεμίας (m·c²) του σώματος.

Παρατηρούμε ότι για υ«ο οι δυο καμπύλες πρακτικά συμπίπτουν

 Η σχέση  για υ<<c  να δίνει K=1/2·m·υ².

 Βλέπουμε επίσης ότι η σχέση για υ=0 δίνει Κ=0.Επίσης, όταν η υ τείνει στο c η κινητική ενέργεια τείνει στο άπειρο,όπως φαίνεται και στη γραφική παράσταση K=f(υ) του παραπάνω σχήματος .