¿Qué pasaría si algo que acelera a la velocidad de la luz choca con una cosa estacionaria de las mismas dimensiones y masa?

Creo que la pregunta podría formularse mejor si la cambia ligeramente a “¿Qué pasaría si algo que va a la velocidad de la luz colisiona con una cosa estacionaria de la misma masa y / o energía?” La razón para cambiar ligeramente la pregunta se debe a nuestra comprensión actual de masa / energía / gravitación / espacio / tiempo.

Puedo ver cómo podría pensar que la velocidad de la luz se acelera por parte de la información que actualmente se encuentra sobre los agujeros negros. Se entiende comúnmente que tienen una aceleración tan grande que incluso la luz no puede escapar una vez que alcanza el horizonte de eventos. Sin embargo, la velocidad de la luz es una limitación en la velocidad máxima de propagación de energía en el vacío. Una de las cosas que sabemos que viaja a la velocidad de la luz son los fotones. Del mismo modo, los fotones se consideran sin masa y generalmente se conocen como un nivel de energía dado o por longitud de onda. La razón por la que se puede usar la longitud de onda es que está directamente relacionada con la energía del fotón. Por ejemplo, un fotón con una longitud de onda de 1 um tiene una energía equivalente de 1,24 voltios de electrones o una frecuencia de 300 THz.

La siguiente parte está considerando una cosa estacionaria con la misma masa / energía que el fotón que viaja a través del espacio. Usando E = Mc ^ 2, es bastante fácil determinar cuánta masa se necesita para igualar la energía del fotón. Sin embargo, hay cosas limitadas que pueden ser estacionarias. Cosas como electrones, protones, neutrones (que forman la materia tal como la conoce) y la gran cantidad de partículas que se están descubriendo que forman parte del mundo subatómico.

Entonces, para examinar su pregunta, desearía un fotón que tenga la misma energía que un electrón (o alguna otra partícula) y que golpee el electrón. Un fotón con 0.511 MeV (el equivalente de energía de un electrón) golpeando un electrón, no sucederá mucho más que excitar el electrón (si está en una órbita atómica) y moverlo a una órbita más alta y / o un momento más alto y disminuir El fotón una cantidad equivalente. Sin embargo, una de las cosas interesantes que sucede es una vez que comienzas a alcanzar energías de 2 veces el valor del electrón o superior. En ese punto, el fotón puede convertirse en un electrón y un positrón (antimateria). Del mismo modo, a medida que aumenta la energía del fotón, también obtendrá un mayor movimiento (o impulso) de la reacción, ya que el impulso general anterior a la reacción coincidirá con el impulso resultante después de la reacción.

En resumen, no es posible cumplir con los criterios de esta pregunta. Todo lo que viaja a la velocidad de la luz no tiene masa en reposo. En cuyo caso no tiene sentido chocar con algo estacionario y la misma masa.

La única excepción posible a esto es si consideramos que el objeto se mueve a la velocidad de la luz, porque el espacio en el que se encuentra se mueve a la velocidad de la luz en relación con nosotros. Sin embargo, en ese caso, cualquier objeto que esté estacionario en relación con nosotros con el que pueda colisionar se mueve a la velocidad de la luz en relación con él. Pero, de nuevo, eso significa que estamos colisionando un objeto sin masa en reposo con un objeto con masa en reposo. Los criterios para la misma masa y estacionaria simplemente no tienen sentido, sin importar en qué marco de referencia trate de interpretar esta pregunta.

Esto es lo que sucedería si golpeas la pelota de béisbol lanzada al 90% de la velocidad de la luz:

Béisbol Relativista

Pero, ¿qué significa ‘acelerar a la velocidad de la luz’?