התנגשות החלקיקים הנעים במהירות קרובה למהירות האור
14/07/2013

התשובה באדיבות אתר "בשער".

ידוע שכאשר חלקיקים הנעים במהירות קרובה למהירות האור מתנגשים, המסה לא בהכרח נשמרת ומומרת לאנרגיה. האם זה נכון?.

תשובה של פרופ' אליה ליבוביץ, אסטרופיזיקה, אונ' ת"א

השאלה המרכזית: במקרה ולא טעיתי, האם יכול להיות מצב הפוך, דהיינו מצב שבו 2 חלקיקים בעלי מסה מסוימת עם אנרגיה קינטית בהתנגשותם יצרו מסה נוספת מעבר למסה שהייתה לפני ההתנגשות?

שני התהליכים המתוארים בשאלה יכולים להתרחש ואכן הם מתרחשים בעולם בפועל.

התהליך הראשון עומד ביסוד המושג "אנרגיה גרעינית". חלקיקים שסך כל המסות שלהם הוא בעל ערך מסוים מתנגשים, בהתנגשות אחת או בסדרה של התנגשויות, שבסופן נותרים חלקיקים שסכום המסות שלהם קטן יותר. האנרגיה הגרעינית המשתחררת שווה להפרש המסות לפי נוסחת איינשטיין הידועה. תהליכים כאלה מתרחשים למשל בליבה של השמש, דהיינו, בחלקים הפנימיים ביותר שלה.

התהליך השני גם הוא מתרחש ללא הרף, למשל באטמוספרה של השמש, בשכבות החיצוניות שלה. שני פרוטונים בעלי מהירויות גבוהות מאד מתנגשים זה בזה, והתהליך מסתיים ממש כפי שהשואל מתאר. המערכת הסופית מכילה שני פרוטונים בעלי אנרגיה קינטית יותר נמוכה וחלקיק שלישי חדש - פיון. התופעה אינה מוגבלת רק להתנגשויות של פרוטונים.