Khối Lượng Trong Thuyết Tương đối Hẹp – Wikipedia Tiếng Việt

Khối lượng tương đối tính là tổng số lượng năng lượng trong một cơ thể hoặc hệ thống (chia cho c 2). Do đó, khối lượng trong công thức

E = m rel c 2 {\displaystyle E=m_{\text{rel}}c^{2}\,}  

là khối lượng tương đối. Đối với một hạt có khối lượng hữu hạn m di chuyển với tốc độ v {\displaystyle v}   so với người quan sát, người ta tìm thấy

m rel = m 1 − v 2 c 2 {\displaystyle m_{\text{rel}}={m \over {\sqrt {1-\displaystyle {v^{2} \over c^{2}}}}}}   (xem bên dưới).

Ở trung tâm của quy chiếu tâm động lượng, v = 0 {\displaystyle v=0}   và khối lượng tương đối tính bằng khối lượng còn lại. Trong các khung khác, khối lượng tương đối tính (của cơ thể hoặc hệ thống cơ thể) bao gồm sự đóng góp từ động năng "thuần" của cơ thể (động năng của trung tâm khối lượng của cơ thể), và càng lớn thì cơ thể càng nhanh di chuyển. Do đó, không giống như khối lượng bất biến, khối lượng tương đối phụ thuộc vào hệ quy chiếu của người quan sát. Tuy nhiên, đối với các hệ quy chiếu duy nhất và cho các hệ cô lập, khối lượng tương đối tính cũng là một đại lượng được bảo toàn. Khối lượng tương đối cũng là yếu tố tỷ lệ giữa vận tốc và động lượng,

p = m rel v {\displaystyle \mathbf {p} =m_{\text{rel}}\mathbf {v} }  .

Định luật thứ hai của Newton vẫn còn hiệu lực dưới dạng

f = d ( m rel v ) d t . {\displaystyle \mathbf {f} ={\frac {d(m_{\text{rel}}\mathbf {v} )}{dt}}.}  

Khi một cơ thể phát ra ánh sáng tần số ν {\displaystyle \nu }   và bước sóng λ {\displaystyle \lambda }   như một photon năng lượng E = h ν = h c / λ {\displaystyle E=h\nu =hc/\lambda }  , khối lượng của cơ thể giảm theo E / c 2 = h / λ c {\displaystyle E/c^{2}=h/\lambda c}  ,[2] mà một số [3] hiểu là khối lượng tương đối tính của photon phát ra vì nó cũng đáp ứng p = m rel c = h / λ {\displaystyle p=m_{\text{rel}}c=h/\lambda }  . Mặc dù một số tác giả trình bày khối lượng tương đối tính như là một khái niệm cơ bản của lý thuyết, người ta đã lập luận rằng điều này là sai vì các nguyên tắc cơ bản của lý thuyết liên quan đến thời gian không gian. Có sự bất đồng về việc liệu khái niệm này có hữu ích về mặt sư phạm hay không. Nó giải thích một cách đơn giản và định lượng tại sao một vật thể chịu gia tốc không đổi có thể đạt tới tốc độ ánh sáng và tại sao khối lượng của một hệ thống phát ra một photon giảm xuống. Trong hóa học lượng tử tương đối, khối lượng tương đối được sử dụng để giải thích sự co thắt quỹ đạo của electron trong các nguyên tố nặng.[4][5] Khái niệm khối lượng như một tính chất của một vật thể từ cơ học Newton không có mối quan hệ chính xác với khái niệm trong thuyết tương đối. Giảng viên Oxford John Roche tuyên bố rằng khối lượng tương đối tính không được tham chiếu trong vật lý hạt nhân và hạt, và khoảng 60% các tác giả viết về thuyết tương đối đặc biệt không giới thiệu nó.[1]

Nếu một hộp đứng yên chứa nhiều hạt, nó nặng hơn trong quy chiếu nghỉ của nó, thì các hạt chuyển động càng nhanh. Bất kỳ năng lượng nào trong hộp (bao gồm cả động năng của các hạt) đều thêm vào khối lượng, do đó chuyển động tương đối của các hạt góp phần vào khối lượng của hộp. Nhưng nếu bản thân hộp đang chuyển động (trung tâm khối lượng của nó đang chuyển động), vẫn còn câu hỏi liệu động năng của chuyển động tổng thể có nên được đưa vào khối lượng của hệ không. Khối lượng bất biến được tính trừ toàn bộ động năng của hệ thống (được tính bằng vận tốc đơn của hộp, nghĩa là vận tốc của khối tâm của hộp), trong khi khối lượng tương đối tính được tính bao gồm cả khối lượng bất biến cộng với động năng của hệ được tính từ vận tốc của khối tâm.