不变质量

更新时间:2024-05-21 17:08

不变质量(invariant mass,或称内秉质量(intrinsic mass)、固有质量(proper mass),亦常简称为质量)指的是一个物体或一个物体系统由总能量和动量构成的在所有参考系下都相同的一个洛伦兹不变量。当这个系统作为整体保持静止时,不变质量等于系统的总能量除以光速的平方,这也等于这个系统在一个与之相对静止的秤上称得的质量。如果系统由一个单一粒子组成,不变质量也称作这个粒子的静止质量。

简介

由于一个孤立系统的质心总保持匀速直线运动,因此观察者总可以选择这样一个参考系,使系统在这一参考系中的总动量为零,即相对这个参考系为静止。这样的参考系称作质心系,这时系统的不变质量就等于系统的总能量除以光速的平方。这个于质心系下的总能量,可以被看作是系统在不同惯性系下可能被观测到所具有能量的“最小值”。

在多粒子系统的情形下,质心系中的粒子彼此之间可能会存在相对运动,并有可能存在一种或多种基本相互作用。这时粒子的动能和力场的势能会增大系统的总能量,使之大于所有粒子的静止质量之和,这部分能量也对系统的不变质量有贡献。

说明

涉及到高速运动的物体的质量本质属性之一。

根据相对论的式子可以导出:E=mc^2

这个式子是数学意义上的质量-能量守恒式,代表质量和能量本质上是统一的。有质量的物体是能量的一种形式。

又因P=MV是动量表达式,所以连立得出:E^2=m^2*c^4+p^2*c^2 。经过这样的结合,无论任何物体的所含能量都可以随速度、质量而变化,而质量本身也随速度而变化。在进行量子层面的试验时,常出现质量凭空出现又消失的情形,但是概率上对于某一物体相对静止是的质量是最小的,称为物体的不变质量。推导式M=1/c^2×sqrt(E^2—P^2)

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