Problem 16.54 Challenge
หัวข้อ: ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (The Special Theory of Relativity)
เมื่อโปรตอนมีพลังงานเป็น 3 เท่าของพลังงานตอนที่โปรตอนอยู่นิ่ง จงหา a) พลังงานมวลนิ่งของโปรตอนในหน่วย eV (1 eV = 1.60×10⁻¹⁹ J)? b) อัตราเร็วของโปรตอน? c) พลังงานจลน์ของโปรตอน? d) ขนาดโมเมนตัมของโปรตอน?
คำตอบ
\(p =\frac{2 2(939 MeV)}{c}= 2.66 GeV/c \;\blacksquare\)
\(p =\frac{2 2(939 MeV)}{c}= 2.66 GeV/c \;\blacksquare\)
ดูวิธีทำ
a) จาก \(E_{0} = m_{0}c^{2}\)
\(E_{0} = (1.67\times 10^{-27} kg)(3.00\times 10^{8} m/s)^{2}(\frac{1.00 eV}{1.60\times 10^{-19} J})\)
\(E_{0} = 939 MeV \;\blacksquare\)
b) จาก \(E = γm_{0}c^{2}\)
\(3E_{0} = \gamma E_{0}\)
\(\gamma = 3\)
\(\gamma ^{2} = 9\)
\(\frac{c^{2}}{c^{2} - v^{2}}= 9\)
\(v =\frac{2 2}{3}c = 0.943c \;\blacksquare\)
c) จาก \(K = E - E_{0}\)
\(K = 3E_{0} - E_{0}\)
\(K = 2E_{0}\)
\(K = 2(939 MeV) = 1.88 GeV \;\blacksquare\)
d) จาก \(E^{2} = p^{2}c^{2} + E_{0}^{2}\)
\((3E_{0})^{2} = p^{2}c^{2} + E_{0}^{2}\)
\(8E_{0}^{2} = p^{2}c^{2}\)
\(p =\frac{2 2E_{0}}{c}\)
\(p =\frac{2 2(939 MeV)}{c}= 2.66 GeV/c \;\blacksquare\)