Annihilasjonsbombe med v=0.99c. Energiproblem!?

[aeinstein]

Hei

 

En i klassen min er VELDIG flink til å komme opp med geniale problemstillinger. Og han tenker mye på de og deler med mange nok

 

Here goes:

En bombe beveger seg i 0.99c (c = lysfarten = 3*10^8 m/s!). Relativistisk så vil denne ha mye kinetisk energi i form av økt masse, fordi massen øker når masse blir akselerert opp mot lysfarten.

 

Så sprenger bomben som er en annihilasjonsbombe, dvs ALL massen (elektroner og positroner, gitt at dette går an å putte i en bombe.... får litt problemer med beholder og elektrostatiske krefter, men drit i det nå da) går over til ren energi i form av fotoner, elektromagnetisk stråling.

 

E_0 = m_e*c^2 = 0.511 MeV(Mega elektron Volt) er hvileenergien til et elektron.

E_0 = m_e*c^2 = 0.511 MeV(Mega elektron Volt) er hvileenergien til et positron.

Disse vil annihilere og lage foton(er) med like høy energi som de to partiklene til sammen.

 

Problemet er at massen har jo økt som følger av at bomba har enorm fart! Men sett inni systemet fra så veier jo elektronene fremdeles bare m_e(elektronmassen) uten tillegg for den relativistiske effekten. Og bomben vil fra det ståstedet eksplodere med all energien/strålingen utover likt fordelt alle veier i rommet.

 

Lyset har samme hastighet uansett hvilket system man ser på det fra(sånn er det bare!)!

 

Eksplosjonen sett fra de som står utenfor å ser på vil se ut som om den brer seg fra det ene punktet den eksploderte i. (?)

 

Hva skjer da med resten av energien da da? (Jeg er veldig for at den ikke forsvinner jeg...)

 

Jeg ser for meg at bevegelsesmengde er bevart. Og dermed vil all strålingen sett utenfra "lene" seg mot fartsretningen? Se på bildet om ikke tankegangen er plausibel.....

 

Anyone?

[Gyr0]

Ja det var jo noe å gruble over

Hva med trykket fra bomba, vil det lene seg framover også?

[Torbjørn]

idet du gjør om all massen til energi, er svaret relativt enkelt, da er det bare å dytte energien over i fotoner som får høy frekvens. disse fotonene skyter sikkert i alle mulige retning.

 

det var ukjent for meg at partiklene har relativ masse i forhold til hverandre, hvis to partikler flyr ved siden av hverandre i 0.9c, vil de ikke da begge ha et energitillegg for sin relative masse som vil gi stråling hvis de skulle finne på å fly i hverandre og annihilere?

[kyrsjo]

Det med masseøkning er vel bare en mulig løsning på en eller annen likning jeg ikke greier grave fram just nu. Den andre løsningen husker jeg ikke Uansett er det et definisjonsspørsmål...

 

*gå tilbake til lesesalen og lese MEK1100*

[aeinstein]

Vi har diskutert heftig i kjemikantina på UiO i dag. (Foreløpig) Konklusjon er:

Total energi = hvileenergi + kinetisk energi vil gå med i strålingen og bevegelsesmengden vil gjøre at fotonene "lener" seg forover slik som på bildet.

 

Har noen en bedre forklaring så kjør på

[Zethyr]

Jeg sliter med å se for meg at annet enn hvileenergien går med til fotonene, siden man vil kunne sette et referansesystem hvor man vil. Forklaringen på hvorfor vi alltid får 2 fotoner ser vi jo ved å velge et referansesystem hvor p = 0 fra start, og vi ser at et foton ikke kan stå stille. Det jeg da tenker meg at vi kan, er at én person ser på dette fra (den stillestående) bakken, mens en annen person ser på dette fra en tog-kupé som beveger seg i halve farten av bomba. Den bølgelengden person 1 og 2 måler på fotonene vil jo da bli forskjellig, selv om vi ser bort fra rød/blåforskyvning? Dette isåfall grunnet at massen de observerer blandt partiklene vil være forskjellig, så fotonene får forskjellig energi. Slik vil ethvert foton ha tonnevis av forskjellige bølgelengder, alt ettersom hvor vi setter referansessystemet.

 

Ikke for dét, jeg er jo bare en 3FY-student, og ingen har heller forklart meg om det er slik at gravitasjonen virker annerledes på et legeme som beveger seg fort i forhold til et annet, fremfor et stillståene legeme (da må vi jo ha med forskjellig 'styrke' på eventuelle gravitoner å gjøre).

 

URL's anyone?

[aeinstein]

Jeg sliter også veldig med forklaringen om at ALL masse går med. Dvs total energi inludert både hvileenergi og kinetisk energi.

 

For hvis man sitter i referansesystemet som bomba beveger seg i så veier massen til bomba m_0 (hvilemassen) og hvis den detoneres da så vil jo bare energien fra m_0 gå til fotonene.

 

Problemet: det forsvinner MASSE energi :\ :/

og grunnsetningen i 3FY og all annen fysikk = "Energi kan ikke oppstå eller forsvinne, bare gå over i andre former"

 

Så jeg skal snakke med noen av professorene min. Evt sende mail til dem

[Zethyr]

Problemet: det forsvinner MASSE energi :\ :/

og grunnsetningen i 3FY og all annen fysikk = "Energi kan ikke oppstå eller forsvinne, bare gå over i andre former"

 

Så jeg skal snakke med noen av professorene min. Evt sende mail til dem

6202902[/snapback]

Problemet er ikke bare at det forsvinner energi, den vil også være forskjellig hvor nå enn man ville bevege seg, noe som krever at fotonene er i flere forskjellige tilstander, observert forskjellig ettersom bevegelses i detonasjonsøyeblikket.

[Torbjørn]

For hvis man sitter i referansesystemet som bomba beveger seg i så veier massen til bomba m_0 (hvilemassen) og hvis den detoneres da så vil jo bare energien fra m_0 gå til fotonene.

6202902[/snapback]

 

Bare for ordens skyld - er dette riktig? Har du bare relativ masse (fra din hastighet) ut ifra referansepunktet?

 

Hvor står det at ikke bomba kan ha total masse i forhold til sine indre deler som resultat av at den er i stor fart utenfor dette?

[Torbjørn]

Eller for å trekke denne litt lengre:

 

Gitt at du skyter ut en kule med retning 0.5 c ene veien, og en annen kule med 0.5 c andre veien, disse vil nå bevege seg fra hverandre med 1c, og den ene skal da ha uendelig masse i forhold til den andre? Uendelig masse trekker ganske bra, så de burde sporensstreks bremse hverandre opp. Er dette virkelig tilfelle?

[esa]

what type of bomb is this? cause the actual explosion is long in comparison to the speed of light. tnt has an explosive velocity of 6 900 m/s. or does this not matter...

 

esa

[Torbjørn]

dette er bare et tenkt eksempel for å sette fysikkens lover på prøve

[Zethyr]

what type of bomb is this? cause the actual explosion is long in comparison to the speed of light. tnt has an explosive velocity of 6 900 m/s. or does this not matter... 

 

esa

6203051[/snapback]

En oppspunnet bombe hvor man lar materie og antimaterie møtes i en oppspunnet rakett som farer avgårde med 0,99c i forhold til oss som måler fotonene som kommer i annihilasjonsprosessen.

[aeinstein]

For hvis man sitter i referansesystemet som bomba beveger seg i så veier massen til bomba m_0 (hvilemassen) og hvis den detoneres da så vil jo bare energien fra m_0 gå til fotonene.

6202902[/snapback]

 

Bare for ordens skyld - er dette riktig? Har du bare relativ masse (fra din hastighet) ut ifra referansepunktet?

 

Hvor står det at ikke bomba kan ha total masse i forhold til sine indre deler som resultat av at den er i stor fart utenfor dette?

6203022[/snapback]

Jeg er ikke sikker på om man kan si at massen som annihileres er m_0 eller den relativistiske massen (m_r)

Bomba vil jo få økt kinetisk energi opp mot uendelig når den akselereres mot c. Grunnen er faktisk at massen øker. Det "vi" lurer på er om m_0 eller m_r blir gjordt om til ren energi.

 

Eller for å trekke denne litt lengre:

 

Gitt at du skyter ut en kule med retning 0.5 c ene veien, og en annen kule med 0.5 c andre veien, disse vil nå bevege seg fra hverandre med 1c, og den ene skal da ha uendelig masse i forhold til den andre? Uendelig masse trekker ganske bra, så de burde sporensstreks bremse hverandre opp. Er dette virkelig tilfelle?

6203041[/snapback]

Dette er ikke tilfelle.

Du må regne ut dette i forhold til et referansesystem i ro. Du kan bruke noe som heter Lorentz-transformasjonene til å regne ut at du får ca 0.6-0.7c i forhold til hvarandre?

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase...tiv/ltrans.html

Her er utregningen for det du lurer på. Tror jeg. Bare si fra så kanskje jeg må dra de ut av fysikkboka

 

what type of bomb is this? cause the actual explosion is long in comparison to the speed of light. tnt has an explosive velocity of 6 900 m/s. or does this not matter... 

 

esa

6203051[/snapback]

This has nothing to do with a conventional bomb. Its not chemical and not quite an a-bomb either.

It works like this: matter (elektron) and antimatter (positron, the positive oposite of an elektron) annihilates (chrashes together and creates to photons and one neutrino). Then ALL the mass from the two particles transforms into pure energy (and one neutrino, but let noe care about that for now as it is very(!) small).

[esa]

ok, but the photon has no mass, just speed? both a partical and a wave, is it only energy? i know when an electron goes into a higher orbital velocity then back down, it releases a photon. howcome it releases 2 photons and 1 neutrino?

of course a neutrino is very small, but isn't a neutral electron (i believe)?

then there is something with the different kind of "spins" then quantum mechanics, etc. which i understand the "concept".

*this is "some" of what i know, i think i need to wait until im done with physics at vgs (only 'done' my first year; gk) before i can relate to this

 

esa

[Zethyr]

ok, but the photon has no mass, just speed? both a partical and a wave, is it only energy?

6206692[/snapback]

Noone is sure if it has mass, but if it does it gotta be really small. The upper limit for its mass is pushed downwards with new and better experiments.

 

The photon always goes at 'the speed of light', c. Actually a photon is light. The energy of the photons depends only on their wavelength.

 

 

i know when an electron goes into a higher orbital velocity then back down, it releases a photon. howcome it releases 2 photons and 1 neutrino?

6206692[/snapback]

Imagine a system where p = m*v is constant. This is vectors. If you look at a system where p = 0 from the beginning, p has to be zero after the photons is created too. One photon with p = 0 has to have no speed, but that isnt possible. With two photons, their 'p' can be added and we get 0 as a result. The reason why the neutrino is created, I dont know, and you wont have to know in 3FY.

[aeinstein]

A photon is an electromagnetic(EM) wave.

Light is electromagnetic waves.

Not all electromagnetic waves are VISIBLE ligt, som is infrared, som is ultraviolet, some i microwaves (yes ) some are radiowaves (used for TV and Radioes )++.

When an electron is accelerated(positivly or negativly) it emits EM waves.

In our case the electron/positron is not beeing accelerated/deaccelerated. It HAS a speed, v, close to the speed of light, c, and is then annihilated.

 

But what they do at CERN with LHC(Large Hadron Collider) is to accelerate particles (electrons, neutrons++) to very close up to the speed of light and then they get new and exciting/exotic particles.... so i actually think we either get some cool particles OR the whole energy goes into the radiation(photons, EM).

[aeinstein]

dobbelpost :\

Endret 30. mai 2006 av aeinstein

[Zethyr]

so i actually think we either get some cool particles OR the whole energy goes into the radiation(photons, EM).

6207511[/snapback]

Ved annihilasjon går all energien over til fotoner og et nøytrino.

[aeinstein]

Hvis du er sikker på det så har vi svaret. All energien går til strålingen

 

Sendte en mail til foreleseren min for noen dager siden så det skal bli gøy med bekreftelse på noe ;D