===== Распад неподвижной частицы ===== **Условие задачи:** Неподвижная частица массы \( M \) распадается на две частицы с массами \( m_1 \) и \( m_2 \). Определить кинетические энергии образовавшихся частиц. ==== Решение ==== === 1. Законы сохранения === Исходная частица покоится, поэтому: * **Закон сохранения энергии:** \[ Mc^2 = E_1 + E_2 \] где \( E_1 \) и \( E_2 \) - полные энергии частиц. * **Закон сохранения импульса:** \[ \vec{p}_1 + \vec{p}_2 = 0 \quad \Rightarrow \quad |\vec{p}_1| = |\vec{p}_2| = p \] === 2. Связь энергии и импульса === Для релятивистских частиц: \[ E_1^2 = p^2c^2 + m_1^2c^4 \] \[ E_2^2 = p^2c^2 + m_2^2c^4 \] === 3. Нахождение полных энергий === Из закона сохранения энергии: \( E_2 = Mc^2 - E_1 \) Подставляем в формулу для \( E_2^2 \): \[ (Mc^2 - E_1)^2 = p^2c^2 + m_2^2c^4 \] Используем \( p^2c^2 = E_1^2 - m_1^2c^4 \): \[ M^2c^4 - 2Mc^2E_1 + E_1^2 = E_1^2 - m_1^2c^4 + m_2^2c^4 \] Упрощаем: \[ M^2c^4 - 2Mc^2E_1 = m_2^2c^4 - m_1^2c^4 \] Выражаем \( E_1 \): \[ E_1 = \frac{M^2c^4 + m_1^2c^4 - m_2^2c^4}{2Mc^2} \] Аналогично для \( E_2 \): \[ E_2 = \frac{M^2c^4 + m_2^2c^4 - m_1^2c^4}{2Mc^2} \] === 4. Кинетические энергии === Кинетическая энергия: \( K = E - mc^2 \) Для первой частицы: \[ K_1 = E_1 - m_1c^2 = \frac{M^2c^4 + m_1^2c^4 - m_2^2c^4}{2Mc^2} - m_1c^2 \] Приводим к общему знаменателю: \[ K_1 = \frac{M^2c^4 + m_1^2c^4 - m_2^2c^4 - 2M m_1 c^4}{2Mc^2} \] Группируем: \[ K_1 = \frac{c^4[(M - m_1)^2 - m_2^2]}{2Mc^2} \] Используем разность квадратов: \[ K_1 = \frac{c^2[(M - m_1) - m_2][(M - m_1) + m_2]}{2M} \] Окончательно: \[ K_1 = \frac{[M - (m_1 + m_2)][M - (m_1 - m_2)] c^2}{2M} \] Аналогично для второй частицы: \[ K_2 = \frac{[M - (m_1 + m_2)][M - (m_2 - m_1)] c^2}{2M} \] ==== Ответ ==== Кинетические энергии образовавшихся частиц: \[ \boxed{K_1 = \frac{[M - (m_1 + m_2)][M - (m_1 - m_2)] c^2}{2M}} \] \[ \boxed{K_2 = \frac{[M - (m_1 + m_2)][M + (m_1 - m_2)] c^2}{2M}} \] //Примечание: Формулы справедливы в релятивистском случае.//