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¿Por qué una partícula no es relativista cuando su energía cinética es pequeña en comparación con su energía de reposo?

Por ejemplo, los nucleones en el núcleo están en movimiento con energías cinéticas de 10 MeV. Sus energías de reposo son aproximadamente 1000 MeV. La energía cinética de los nucleones es pequeña en comparación con la energía del reposo. Por lo tanto, se consideran no relativistas.

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2legit Puntos 41

Me gustaría añadir algo a la ya gran respuestas publicadas.

Obviamente, no-relativista es un cualitativa plazo, se puede traducir a "efectos relativistas son tan pequeños que son insignificantes en este problema".

En el caso particular que estamos hablando, y como fue señalado por Roger JBarlow y John Rennie, se puede calcular el factor de Lorentz a ser $\gamma=1.01$. Esto significa que usted va a tener errores de medición en el orden de $10^{-2}$. En algunos campos de esto puede ser aceptable (sería más que increíble en la mecánica de los fluidos) , pero creo recordar que un gran profesor que tuve en la relatividad (que trabaja en la relatividad numérica, y es una de las principales figuras en el campo, al menos en mi país), quien dijo que "Si los errores están en el orden de $10^{-4}$, los resultados son básicamente inútiles". Esto se ilustra además por el hecho de que precisa de mediciones GPS se basan en un cálculo preciso de los efectos relativistas que son (si no recuerdo mal) en el orden de $10^{-12}$, y de lo contrario daría errores de kilómetros.

La conclusión es que la cuestión es "esta partícula no relativista?" Es básicamente el mismo que pedir " $\gamma$ bastante cercano a 1, de modo que sólo puedo asumir que es 1?". Esto va a cambiar dependiendo del problema bajo consideración.

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JRT Puntos 97

Cuando decimos que una partícula no relativista , nos referimos a que el factor de Lorentz $\gamma$ está cerca de uno, donde $\gamma$ está dada por:

$$ \gamma = \frac{1}{\sqrt{1 - v^2/c^2}} $$

Así diciendo $\gamma$ es cercano a uno significa que la velocidad de la $v$ debe ser mucho menor que $c$.

Con un poco de álgebra podemos demostrar que la energía cinética de una partícula está dada por:

$$ T =(\gamma - 1)mc^2 $$

Y el resto de la masa de la energía es el habitual $mc^2$, por lo que si tomamos la relación de la energía cinética para el resto de la masa de energía, se obtiene:

$$ \frac{T}{E} = \frac{(\gamma - 1)mc^2}{mc^2} = \gamma - 1 $$

Y si esta relación es pequeña, lo que significa $\gamma \approx 1$, que fue nuestro criterio original para no relativista behviour.

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RogerJBarlow Puntos 208

'No-relativista' significa $v\ll c$.

Que es efectivamente el mismo que $\gamma \approx 1$ como $\gamma={1 \over \sqrt{1-v^2/c^2}}$.

Pero también se $\gamma={E_{tot}\over E_{rest}} \equiv 1+{E_{kin} \over E_{rest}}$

Así que si la energía cinética es pequeño en comparación con el resto de la masa, $\gamma$ es sólo ligeramente más grande que 1, y $v/c$ es pequeña. Y uno se justifica en ignorando relatistic efectos.

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