Si un electrón tiene una masa en reposo (0.511 MeV), ¿por qué no tiene una masa infinita a la velocidad de la luz? ¿Por qué ninguna de la energía se convierte en masa?

La respuesta es que si un electrón se acelerara a la velocidad de la luz, tendría una masa infinita (relativista). Sin embargo, como es imposible acelerar y alcanzar la velocidad de la luz, el problema no surge. Sin embargo, los electrones se aceleran regularmente a una velocidad muy alta en experimentos de física de partículas de alta energía. Por ejemplo, un haz de 4 electrones GeV significa que viajan al 99.9999992% de la velocidad de la luz.

Sin embargo, no hay forma de que esto pueda aumentar la masa en reposo del electrón. En su propio marco de referencia (donde, por supuesto, está en reposo, todavía tiene una masa de 0.511 MeV o aproximadamente [matemáticas] 9.1 \ veces10 ^ {- 31} [/ matemáticas] Kg).

nótese bien. algunos físicos ahora desconfían de describir la producción de una sola figura de masa para una partícula en movimiento y prefieren mantener el resto (o invariante) masa y eso debido al movimiento relativista por separado).

Un electrón no puede alcanzar la velocidad de la luz. En parte, porque eso le daría una masa infinita, lo que requeriría una energía infinita para acelerar.

Los electrones generalmente se mueven mucho más lentamente de lo que la gente piensa, excepto quizás Ian, que dedica aceleradores de partículas. Mientras que una señal electrónica puede moverse a una velocidad cercana a la de la luz, los electrones que se mueven a velocidades más lentas, típicamente decenas de metros por segundo.

Tendría una masa efectiva infinita a la velocidad de la luz. Pero los electrones no pueden alcanzar la velocidad de la luz porque, mediante la conservación de la energía, se necesitaría una entrada infinita de energía para acelerarla.

Los electrones más rápidos tienen velocidades que son porcentajes muy altos de la velocidad de la luz. Pero esas diferencias de punto decimal hacen la diferencia, ya que la curva de energía vs velocidad tiene una asíntota vertical a la velocidad de la luz. Cuanto más te acerques, mayor será la diferencia de energía para agregar esas fracciones de la velocidad de la luz.

La energía de masa viene dada por [matemáticas] \ frac {mc ^ 2} {\ sqrt {1 – \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} [/ matemáticas]
Ese término [matemáticas] \ frac {1} {\ sqrt {1 – \ frac {v ^ 2} {c ^ 2}}} [/ matemáticas] se llama [matemáticas] \ gamma [/ matemáticas] (gamma).
Si escribe la fracción de la velocidad de la luz como [math] \ frac {v} {c} = \ beta [/ math] (beta)
entonces [matemáticas] \ gamma = \ frac {1} {\ sqrt {1 – \ beta ^ 2}} [/ matemáticas] [matemáticas] [/ matemáticas]

Aquí hay un pequeño programa de Python para mostrar cómo cambia gamma con beta. Simplemente haga clic en el triángulo y aparecerá un gráfico, y los valores se imprimirán en la consola.
http://www.codeskulptor.org/#use

Observe que cambia muy poco durante mucho tiempo. Incluso a 0.9c, su electrón solo tiene 2.29 veces la masa efectiva. A 0.9999c, el factor sigue siendo solo 70. Para tener incluso la masa efectiva de un protón necesitas [math] \ gamma = 2000 [/ math]
Para obtener eso, necesitarías 0.9999999c.

Porque no viaja a la velocidad de la luz. Nada con masa puede alcanzar la velocidad [matemática] c [/ matemática].

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