En los aceleradores de partículas, aceleramos partículas elementales como protones, nutrientes, etc. A medida que aumentamos la intensidad del campo electromagnético dentro del acelerador, las partículas ganan velocidad rápidamente. Pero cuando alcanza una velocidad muy grande (comparable con la velocidad de la luz en el vacío, c), entonces la velocidad de la partícula no aumenta tanto, incluso si aumentamos su energía en una gran cantidad. Dejame darte un ejemplo :
Si aumentamos la energía cinética de un electrón de 10Mev en un factor de 4 , es decir, a 40Mev, el experimento muestra que la velocidad del electrón no es duplicado a 1.9976 veces c, como podríamos esperar de la relación newtoniana KE = (m * v * v) / 2 , donde “m” es la masa y “v” es la velocidad del electrón respectivamente. Pero sorprendentemente permanece por debajo de c, aumenta solo de .9988c a .9999c.
Entonces, a partir del experimento, tenemos el conocimiento de que la velocidad de la partícula (de hecho, cualquier objeto) no excederá c incluso cuando aumentemos su energía en cualquier factor que deseemos. Esto va bien con el postulado de la teoría especial de la relatividad que dice: ningún objeto puede alcanzar una velocidad mayor o igual a c.
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Pero también sabemos que la cantidad total de masa + energía se conserva en nuestro universo. Entonces, ¿a dónde va toda esta tremenda cantidad de energía, que parece ser incapaz de aumentar la velocidad de las partículas en la cantidad que predice la ley newtoniana? ¿Y por qué es cada vez más difícil aumentar más la velocidad de la partícula cuando alcanza una velocidad muy alta?
La respuesta es simple ; La propiedad de inercia, es decir, la masa, de la partícula aumenta junto con su velocidad. La masa de un objeto es lo que resiste el cambio en su estado de movimiento. Por lo tanto, más la masa, menor es el aumento en la velocidad de la partícula, para una cantidad dada de energía. En la región de muy alta velocidad, las partículas comienzan a ganar masa rápidamente, lo que dificulta aumentar su velocidad al aumentar su energía. Pero, ¿de dónde viene esta masa adicional, cuando aumenta la velocidad?
En realidad, una fracción de la energía que le damos a la partícula se convierte en masa. El resto de la energía dada aumenta su velocidad. Por lo tanto, la masa de un objeto aumenta junto con la velocidad.
Así vemos que obtener masa de la energía es bastante común; sucede cuando aumenta la velocidad de cualquier objeto que nos rodea, aunque la ganancia de masa es completamente insignificante en tales eventos, ya que ocurren en una región de velocidad comparativamente más baja (<< c ). Esto se vuelve observable solo en aquellos aceleradores de partículas de alta energía en todo el mundo, donde las partículas se mueven a muy alta velocidad.