5.2 Relativistische Kinematik

Für den Viererimpuls gilt:

pm = m .um

Außerdem gilt im beliebigen System:

   m   2  2 2(    2)    2 2
pmp = c m g   1- b  = m  c

Identifiziere p0 = E
c- und p als relativistische Definition von Energie und Impuls.

|-------------|
|p20 = m2c2 + p2
--------------

Im nichtrelativistischen Grenzfall gilt:

                         (       )
       2   --mc2---     2     1 2      2   mv2-     2
E = mc g =  V~  1- b2  ~~  mc 1 + 2b   = mc  +  2  = mc  + Ekin,nichtrel

Bei Erzeugung und Zerfall und bei Streuung von Teilchen ist der Vierer-Impuls des gesamten Systems erhalten.

Beispiel:

Wir betrachten folgenden Zerfall von Elementarteilchen:

p -'-->  m- + n

m  = 140 MeV-
 p       c2

        MeV
mm = 105-c2--

mn = 0

Somit gilt:

|-----------|
-pap =-pam-+-pan

Im Schwerpunktsystem ( =_ Ruhesystem des p) gilt:

|-------------------|
|mpc2 = Ep = Em + En|
---------------------

|o =-p-=-p-+-p--|
-----p----m---n-|

Außerdem ergibt sich durch Betrachtung der Beträge der Impulse aus der 2.Gleichung:

|pm|= |pn| =_  p

Durch Einsetzen in die erste Gleichung folgt:

|---2-- V~ ---------------|
|mpc =   m2mc4 + p2c2 + pc|
-------------------------

Auflösen nach p ergibt:

|-------------|
|p   m2 - m2  |
|- = --p----m |
-c-----2mp----

Em und En sollen als Übung berechnet werden.