Может ли значительный объект, движущийся на релятивистских скоростях, оставить след? - физиков.нет
0 голосов
/ 08 января 2018

Я читал о кратере хикксулуба и решил для забавы вычислить приблизительную скорость объекта в миллион килограмм, которая будет приблизительно равна энергии, затраченной на удар. Если я сделал свою математику правильно, около 0,8с (очевидно, фактический ударник был намного, намного, намного более массивным). Но это заставило меня задуматься.

Хотя объект в миллион килограммов не очень большой по большому счету, он огромен по сравнению с тем, что мы обычно видим, путешествуя на релятивистских скоростях (свет, излучение и т. Д.). Может ли объект, который массивный, оставить после следа (будь то классически с точки зрения частиц материи или более творчески с точки зрения искривления пространства-времени при его прохождении)? Что-то, что теоретически мы могли бы использовать для обнаружения прохождения большого объекта, движущегося с такими скоростями?

Обратите внимание, что меня не волнует, как мой миллион-килограммовый камень стал ускоряться. Для цели вопроса, пожалуйста, предположим, что он движется от T = 0 со скоростью V = 0,8c.


EDIT

спросил Джим после моей математики. Я использовал следующее уравнение:

$$ KE = \frac{\frac{mv^2}{2}}{\sqrt{1-\frac{v^2}{c^2}}}$$

  • По ссылке выше, KE = 1 x 10 23 J

Ответы [ 4 ]

3 голосов
/ 08 января 2018

Путешествуя сквозь вакуум, объект с любой постоянной скоростью не оставит следа. Вы можете увидеть это по инвариантности Лоренца - в кадре покоя объекта, он вообще не путешествует и поэтому не может излучать никакое излучение или деформацию пространства-времени или что-либо, что может привести к потере энергии. Как и у любого объекта с массой, у него есть гравитационное поле, но оно всего лишь немного больше, чем было бы для обычного камня весом в миллион килограмм (то есть неизмеримо крошечного, по астрономическим меркам).

1 голос
/ 09 июля 2018

Массивные объекты, движущиеся очень близко к скорости света, будут взаимодействовать с космическим фоновым излучением способом, который должен быть обнаружен с помощью наблюдательного оборудования текущего поколения, согласно статье в MIT Technology Review

https://www.technologyreview.com/s/536091/spacecraft-traveling-close-to-light-speed-should-be-visible-with-current-technology-say/

0 голосов
/ 09 января 2018

Частица может потерять энергию в среде, если ее фазовая скорость выше скорости света в этой среде. Для заряженных частиц это называется черенковское излучение

- это электромагнитное излучение, испускаемое, когда заряженная частица (например, электрон) проходит через диэлектрическую среду со скоростью, превышающей фазовую скорость света в этой среде. Характерное синее свечение подводного ядерного реактора обусловлено черенковским излучением.

Были предложения о том, что заряженные частицы будут излучать черенковское излучение в гравитационном поле.

Также для гравитационного излучения типа Черенкова в гравитационных полях в среде. Это было бы очень трудно обнаружить

Таким образом, для физики элементарных частиц в среде существует излучение, например, космические лучи, падающие в атмосферу, или частицы в ускорителях. Протяженные тела не достигают релятивистских скоростей, но если бы они имели скорость выше, чем фазовая скорость света в среде, они могли бы иметь некоторые локальные заряды (например, от трения спуска в атмосфере) и излучать. Было бы трудно определить наверняка, с расширенным телом произошло бы намного больше, как показывают горящие метеоры, которые не имеют ничего общего с релятивистскими скоростями.

0 голосов
/ 09 января 2018

Слишком долго для комментария (учитывая некоторые предположения, которые я делаю, я не уверен, насколько точен конечный результат для скорости $v$):

Плотность породы может быть принята за $\rho \approx 3 g/cm^3 = 3 \times \frac{10^{-3} kg}{10^{-6} m^3} = 3 \times 10^3 kg/m^3$. Согласно вашей статье, кратер был вызван объектом диаметром $\approx 10 - 15 km$. Давайте возьмем радиус как $r = 10 km = 10^4 m$. Это дает массу как $\frac{4}{3} \pi r^3 \rho \approx 10^{16} kg$, что намного меньше, чем, скажем, масса Земли, $\approx 5 \times 10^{24} kg$. Однако масса намного больше, чем $10^6 kg$, которую вы оцениваете, так что скорость будет намного меньше, чем $c$ (также ваша формула для KE не совсем правильная, она должна быть $mc^2(\frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}}-1)$ вы должны иметь возможность использовать нерелятивистскую версию $\frac{1}{2} m v^2$, чтобы найти $v \approx 10^4 m/s$. Все еще большой, но нерелятивистский.

Однако я думаю, что ответ, данный Крисом, соответствует духу вопроса, который был задан.

...