¿Qué es el factor Lorentz? ¿Y por qué es importante en E = mc ^ 2 si las partículas no tienen masa y están en movimiento?

El factor de Lorentz o término de Lorentz es el factor por el cual el tiempo, la longitud y la masa relativista cambian para un objeto mientras ese objeto se mueve. La expresión aparece en varias ecuaciones en relatividad especial, y surge en derivaciones de las transformaciones de Lorentz .

Al desarrollar una relatividad especial, Einstein descubrió que la energía cinética de un cuerpo en movimiento es

con v la velocidad, m 0 la masa en reposo y γ el factor de Lorentz.

Incluyó el segundo término a la derecha para asegurarse de que para velocidades pequeñas la energía sería la misma que en la mecánica clásica, satisfaciendo así el principio de correspondencia:

Sin este segundo término, habría una contribución adicional en la energía cuando la partícula no se mueve.

Einstein descubrió que el impulso total de una partícula en movimiento es:

Es esta cantidad la que se conserva en colisiones. La relación del momento a la velocidad es la masa relativista, m.

Y la masa relativista y la energía cinética relativista están relacionadas por la fórmula:

Einstein quería omitir el segundo término antinatural en el lado derecho, cuyo único propósito es hacer que la energía en reposo sea cero, y declarar que la partícula tiene una energía total, que obedece:

que es la suma de la energía en reposo m 0 c 2 y la energía cinética. Esta energía total es matemáticamente más elegante y se adapta mejor al impulso de la relatividad. Pero para llegar a esta conclusión, Einstein necesitaba pensar cuidadosamente sobre las colisiones. Esta expresión para la energía implicaba que la materia en reposo tiene una gran cantidad de energía, y no está claro si esta energía es físicamente real, o simplemente un artefacto matemático sin significado físico.

En un proceso de colisión en el que todas las masas de descanso son iguales al principio que al final, se conserva cualquier expresión para la energía. Las dos expresiones solo difieren en una constante que es la misma al principio y al final de la colisión. Aún así, al analizar la situación en la que las partículas son arrojadas de una partícula central pesada, es fácil ver que la inercia de la partícula central se reduce por la energía total emitida. Esto permitió a Einstein concluir que la inercia de una partícula pesada aumenta o disminuye de acuerdo con la energía que absorbe o emite.

El factor de Lorentz viene dado por 1 / [1-v ^ 2 / c ^ 2] ^ 1/2 = q
La energía para la partícula relativista es E ^ 2 = P ^ 2 c ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2, m masa en reposo,
Entonces, para el resto, la partícula E = pc, pero la masa en movimiento a cualquier partícula = M = mq
si v = c, M = Infinito, esta es la razón por la cual una partícula material no puede moverse con velocidad de la luz.
Ahora para la partícula massles es E = mvc, v = c entonces, E = mc ^ 2