我们常听说,粒子加速器中的电子速度接近光速时,其质量会变得极大,甚至无穷大。这个说法从何而来?
其实,这源于爱因斯坦的狭义相对论。根据公式,电子的“相对论质量”会随速度增加而显著增大。当速度无限接近光速时,这个计算值确实会趋向无穷。
但现代物理学已澄清:电子本身的质量并未改变。电子的静止质量是固定不变的内禀属性,约为9.1×10-31千克,无论它运动得多快,这一质量始终不变。
那么,实际改变的是什么?是能量和动量。电子速度越高,其动能会急剧增加,加速难度也随之增大。当速度无限接近光速时,所需能量将趋于无穷大,因此有质量的物体永远无法达到光速。
例如,在大型强子对撞机中,电子可被加速到光速的99.9999991%,其能量达到静止状态的数千倍,但质量仍是原本的数值。
所以结论是:电子接近光速时并未“变重”,只是能量急剧增高,加速难度无限增大。下次再听到这个说法,你可以自信地纠正:“不是质量变大,是推动它需要的能量变得极大!”
(刘洪)