原子能否被加速到光速?若达到光速则温度可能会是多少?
高中 来源:网络 编辑:小新 2019-01-24 09:42:53

  原子在化学反应中是指较微小的粒子,它已经不能再被分割,在物理状态中,却是可以进行分割的,同时,原子也是构成物质较小的单位。今天我们要讨论的是根据爱因斯坦的下一相对论,是否可以将原子加速到光速,如果可以的话,那么这时候的原子的温度将会是多少呢?

原子能否被加速到光速?若达到光速则温度可能会是多少?

  根据狭义相对论,原子不可能被加速到光速,因为原子不像光子那样静止质量为零。既然原子具有静止质量,那么,它们的速度就无法达到光速,因为把原子加速到无限趋于光速需要无限的能量。

  温度在本质上反映的是分子(不管是单原子还是多原子)平均动能,两者正相关,即分子热运动越剧烈,平均动能越大,温度也就会越高。动能的贡献主要来自于平动动能,而平均平动动能与温度成正比例关系:

  Et=3kT/2

  其中Et表示平均平动动能,k表示玻尔兹曼常数,T表示温度。

  由于有质量的物体被加速到无限趋于光速时,动能将会变得无穷大,这就意味着温度也会无限升高。

  不过,理论上温度是有限的。因为温度越高的物体会辐射出波长越短的电磁波,当温度达到某一临界值时,辐射出的电磁波的波长将会小于普朗克长度(1.6×10^-35米)。由于普朗克长度是物理学中有意义的较短长度,这就意味着波长不能继续往下小,所以温度也不能继续往上升,否则就没有物理学意义。此时,对应的极限温度为普朗克温度,大小约为1.4×10^32度。迄今为止,只有在宇宙创生的较初时刻才达到过这个极限温度。

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