Большой адронный коллайдер (БАК) предназначен для ускорения частиц с массой покоя, таких как протоны и ионы свинца, до энергий, близких к скорости света. Основной вопрос, почему он не может ускорять свет, связан с фундаментальными принципами теории относительности.
Причины невозможности ускорения света в БАК
Скорость света как предел: Согласно специальной теории относительности, скорость света в вакууме является максимальной допустимой скоростью в природе, и никакой объект с ненулевой массой не может её достичь. Свет, представляющий собой поток безмассовых фотонов, всегда движется с этой скоростью.
Характеристики света: Фотон — частица, не имеющая массы, всегда движется со скоростью света и не может быть ускорен в традиционном смысле, как это делается с массивными частицами в коллайдере.
Структура коллайдера: БАК сконструирован для взаимодействия с заряженными частицами; свет, как нейтральная частица, не отвечает на электромагнитные поля, которые используются для ускорения зарядов.
Ответы на возможные заблуждения
- Разгон фотонов: идея разгона фотонов - это противоречие, так как они всегда движутся с $c$ в вакууме, независимо от внешнего воздействия.
- Энергия фотонов: хотя фотон не может двигаться быстрее, его энергия может быть изменена, увеличена до высоких значений при взаимодействии с материей, но это не соответствует ускорению в классическом понимании.
Таким образом, не существует способа сделать свет быстрее в контексте ускорения в Большом адронном коллайдере или любом другом известном устройстве.
Категория: Физика
Теги: ускорители частиц, физика частиц, теория относительности