在狭义相对论下放射性衰变是如何发生的?

时间:2022-09-16 18:38:28   作者:
时间膨胀会影响放射性物质的寿命吗?时间膨胀在原子水平上适用吗?我们有一个很好的例子,秒的定义。铯133是铯的一种同位素,它有一些特殊之处。铯原子共有6个壳层,装满55个电子(其中54个电子被最里面的5个壳层占据)。价电子(最外层)位于第六能层(s亚壳层)。当某一频率的电磁波落在这个电子上时,它开始在超细能级(同一壳层)之间振动。每个振荡运动都有一定的频率(我们称其为f)。频率是单位时间内振荡的次数。所以我们可以说,当价电子振动f次时,一个单位时间就过去了。对于一秒的定义,我们选择了9192631770次振荡。当振动时,电子以辐射的形式释放(被给予的)能量。

今天,我们把一秒钟定义为:铯-133原子在两个能级之间的跃迁所产生的辐射在9192631770个周期中所经过的时间。让我们进入下一个话题,(速度)时间膨胀。

当他在自己的帧里过了10秒,X在他的帧里只过了5秒。但是这5秒X的持续时间,等于他自己的10秒。所以X坐标系中的1秒是他自己坐标系的2倍。

对于Y, X(和他帧中的所有东西)在时间中移动的速度比他慢两倍。一秒钟持续2倍以上(显示扩张过去)。

现在如果我们把铯-133原子放在X的坐标系中进行测量,我们能发现什么?我们知道,当铯原子的价电子完成9192631770个循环的辐射时,X的坐标系将经过1秒。当X帧中的1秒持续时间是X帧的2倍时,每个循环也会持续2倍(与Y帧相比)。所以时间膨胀也可以在原子水平上起作用。事实上,这是我们在GPS卫星上使用的原子钟的基本工作原理。

放射性也是一种原子水平的过程。放射性衰变的活度是每秒衰变次数的量度。简单地说,它告诉我们放射性物质衰变的速度。活动越多,衰减越快。

回到前面的思想实验。记住,我们的主要观察者是y,让我们把一些放射性物质K4放在X的坐标系中,它以1000次/秒的速度衰变。一秒的持续时间是X帧的2倍。从X的角度来看,在他自己的坐标系中一切都很好,因此每秒发生1000次解体。因为Y测出X的移动速度是时间的2倍,所以衰变的速度应该是时间的2倍。如果时钟在Y帧中,K4的活动是500次/秒(因为Y帧中的1秒与X帧中的半秒一样长)。

所以,是的,从y的角度来看,物质确实在衰减(2×)。不仅衰减物质的活性,而且粒子(如介子、介子、四夸克等)的寿命也受到时间膨胀的影响。
声明:本文内容由互联网用户自发贡献自行上传,本网站不拥有所有权,未作人工编辑处理,也不承担相关法律责任。如果您发现有涉嫌版权的内容,欢迎发送邮件至:123456789@qq.com 进行举报,并提供相关证据,工作人员会在5个工作日内联系你,一经查实,本站将立刻删除涉嫌侵权内容。