Существует ли релятивистский заряд?

[bob]

Не догоняю: сила ваще не инвариантна, и не только в Лоренце, как её ни определяй

[Diletant]

И.Е. Иродов сказал в учебнике" Общая физика" (электромагнетизм) стр.155.

[Stepa]

to ing:
В природе на самом деле наблюдается такое явление, как автофокусировка
(autofocusing) - это достаточно хорошо известная и изученная вещь, суть
которой заключается в том, что в линейных ускорителях при значении
синхронной фазы достаточно малом (по моему меньше что-то там 6-7 градусов),
ускоряющее RF поле начинает фокусировать пучок (т.е. при отсутствии
квадруполей, чередуя ускорительные трубки разных размеров,
можно создать последовательность типа ФОДО,
обеспечивающую поперечную фокусировку).

То бишь она есть.
В ускорителе нет тех токов, а, следовательно, того количества частиц в пучке, чтобы думать об их электростатической неустойчивости. В ускорителе обеспечивается поперечная фокусировка для уменьшения диаметра пучка и увеличения светимости. В продольном направлении идеальный пакет частиц в процессе разгона размывается в гауссиан  с центром в том месте, как бы  разгонялась идеальная частица. Ускоряющее поле "подсобирает" частицы в ускоряющем промежутке, и сжимает их в продольном направлении.
Но в момент столкновения один пучок "видит" другой в виде некоторой магнитной линзы, и происхоит некоторое искажение "идеального" взаимодействия как оптического пересечения пучков.

Если частица попадает в среду, то ее ионизационная способность падает с ростом
энергии, и релятивистская заряженная частица теряет меньше энергии, чем нерелятивистская. Это как раз связано с тем, что электрическое поле частицы сжато по скорости, и вытянуто в блин, перпендикулярный скорости.


to Pietro:
А как еще - масса на 4-х ускорение = 4-х сила :-)

А серьезно, то как g ⁱ =mc*(du ⁱ /ds)

to Diletant:

E и H завязаны друг на друга уравнениями Максвелла. При переходе из одной СО в другую, они изменяются согласно преобразованиям Лоренца.

E' = E -1/c [ H x V ]
H' = H +1/c [E' x V ]

(упрощенные формулы, v << c)
У поля есть 2 инварианта (основных):

H ² - E ² = inv
( E * H )   = inv

ing, я думаю, что этим ответил и на ваш вопрос. Действительно есть запаздывающие потенциалы Льенара-Вихерта, где учитывается скорость распространения взаимодействий. Но в этой задаче мы просто имеем факт преобразований Лоренца для поля, что поле (само) зависит от СО, а его инвариантом являются только вышеуказанные величины.
Заряд стоял, поле было E =e/r**2* e _r . H =0
Поехал, появилось H . Причем H _|_ E , как нетрудно видеть из 2-го инварианта.

На сколько я понимаю даже если в пустом пространстве движется заряд то в любой системе отсчета не связаной с зарядом можно видеть и поле.

Конечно! И в системе, связанной с зарядом, тоже! Только оно будет разным. И как узнать, что поле есть, не поместив в него пробный заряд или ток? Никак!

[Diletant]

Я все же хочу показать образно, как я понимаю разницу индукции (отн. наблюдателя) тока проводимости и свободно летящего заряда. В первом случае мы всегда имеем как бы два противоположных тока (электроны и "дырки", "+" и "-" йоны) и, если наблюдатель движется в напр. и со ск. электронов, то ск. "дырок" отн. него увеличивается вдвое и индукция остается прежней. А вот во втором случае я такого аналога не вижу.

[noir]

Дырки - штука сугубо полупроводниковая. В металлах и электролитах их нет, не говоря уже о вакууме.

[Diletant]

Ну может я не так назвал, но суть- в наличии противоположных зарядов. В электролитах- понятно. В металлах- это когда электрон покидает внешнюю орбиту и его место занимает один из свободных. Ведь "лишних" электронов в металле нет (если он конечно специально не заряжен)- заряды скомпенсированы. И еще на эту мысль наводит сама формула индукции проводника с током, где инд. пропорциональна 2I, а вот инд. движущегося заряда проп. qv, т.е. фактически "одному" току. В любом случае, провода притягиваются всегда, а вот притянутся ли отдельные заряды и "увидит" ли это наблюдатель "летящий" рядом?

[Stepa]

Если мы "сидим" вместе с зарядами в одной СО, то это будет электростатика. Если мы захотим увидеть, что же будет происходить в лаб-системе (покоящейся), то увидим, что есть магнитное поле, и заряды притягиваются.
Этот эффект есть. Когда в "точку встречи" приходят два пучка, электронов и позитронов, например, то они не взаимодействуют, как два оптических пучка. Один искажается в поле другого. В магнитном поле. Но это для нас.

Причина возникновения магнитного поля едина для чего бы там ни было:

rot B = 4*Pi/c * j

j - плотность тока. Создает ли заряженная частица плотность тока? Да, если движется.  
Какую?
j = rho * v = e*v*d( r - r0 )
d - дельта -функция, r0 - точка нахождения заряда.

P.S. В металле электронов - море. Хотите, подсчитайте сколько . Проводник принципиально нельзя ничем зарядить, у него dU=0, а емкость - бесконечность.

[Diletant]

 Если встречные пучки искажаются в поле друг друга, собственно и можно сказать, что они "реагируют" друг на друга. А вот будут ли "реагировать" два одинаково напр. и одинаково заряженных пучка?

[AgoraBasta]

Проводник принципиально нельзя ничем зарядить, у него dU=0, а емкость - бесконечность.

Рекомендую срочно передумать!

[AgoraBasta]

А вот будут ли "реагировать" два одинаково напр. и одинаково заряженных пучка?

Закручиваются вокруг друг-друга в косичку.

[Stepa]

Пойдите зарядите железный гвоздь. Потом будем беседовать.

[AgoraBasta]

Пойдите зарядите железный гвоздь. Потом будем беседовать.

Хватаем гвоздик чем-нибудь изолирующим, трём гвоздиком об штаны, к примеру. Voila! (Да, забыл сказать - чтоб штаны были сухие, а то не выйдет!)

Вы действительно неправы. Ёмкость проводника весьма конечна, для уединённого проводящего шара ёмкость C=еR, где е - диэлектрическая проницаемость среды где шар висит, R - его радиус, всё в SGS. Единственное что у проводника практически бесконечно - это его диэлектрическая проницаемость. Сдавайтесь - уже давно пора!

[Stepa]

Ну хорошо, был неправ. Но ваш шар окружает непроводник!
Проводник с током имеет на одном конце U1, на другом U2, и вот неудача, U1=U2.
По нему прошел значительный заряд, а он так и не зарядился. Непорядок...
q=CU, C=q/U...
Но мы отвлеклись от темы.

Закручиваются вокруг друг-друга в косичку.

Если их не держит кто-то посильнее.


Подытоживая, можно сказать, что релятивистского заряда нет. Все упирается в неинвариантность силы в преобразованиях Лоренца.
Также, электромагнитное поле зависит от СО, в которой наблюдаетс и преобразуется по таким же преобразованиям Лоренца.

СТО спасена еще раз!  

[AgoraBasta]

Проводник с током имеет на одном конце U1, на другом U2, и вот неудача, U1=U2.

Это уже будет сверхпроводник, да и то если сигнал был достаточно медленным...
Да и к тому-же, кто-ж так заряжает?!

А со всем остальным у вас - в порядке.
Если вводить "релятивистский заряд" - то всю физику переписывать придётся из-за смены определений...

[Diletant]

Мне казалось, что в одном из предыдущих сообщений (хотя не могу найти) была высказана мысль(причем, как сама собой разумеющаяся), что говорить об индукции зарада имеет смысл только при его движении отн. другого заряда. Хотя в учебниках это прямо так "в лоб" не говорится, но при таком раскладе все естественно,- индукции нет, пружинка не сожмется ни для движущегося, ни для стоящего наблюдателя.
Но вот Иродов на примере двух заряженных, движущихся (не сказано отн. чего) тел (небольшой массы) дает соотношение магн. и эл. силы. При ск. 300 км./сек. магн. меньше эл. в МИЛЛИОН раз. Так может это сила не магн., а гравитационная из за релятивистского увеличения массы?  

[Stepa]

У гравитационной силы центральный характер. Ее направление - r / r.
А у магнитной - векторное произведение.  Оно преобразуется по-другому. И, самое страшное, оно умеет отталкиваться (sin бывает равен -1), пропадать,расти и убывать от угла к линии напряженности.

Да и по порядку - для любой элементарной частицы сила Лоренца будет ого-го , а гравитационная - нету ее.

v ~ c     Fm=eH

Fg = Fg0 * gamma**2 - молчаливо предполагая гравитирование релятивистской массы...

m(электрона)=9e-27 г , разгоним до gamma=2e5

Fg = 4e10 * 81e-84 / 1 см **2 и я еще забыл константу...
А тут
Fm = 4.8e-10 * 1000 Гс - в слабеньком поле уже какая сила.

[bob]

Связь возрастания напряжённости ЭМП при движении заряда и возрастания массы при движении массы не раз наводила народ на одну и ту же мысль. Приблизился к объединению этих явлений только Калуца, и то довольно криво. Все видят, что вещи взаимосвязанные, но как?... Нет ответа.

[bob]

Я тоже могу зарядить гвоздь - из двух гвоздей получается шикарный кондёр, а если их покрыть окалиной и приставить острие одного к шляпке другого, при известной сноровке можно получить диод (именно от этого пошла эмблема диодов и их обозначение)

[Diletant]

Выражение-"невозможно зарядить проводник" не столь бессмысленно, как на первый взгляд кажется. Обьем заряжаемого поверхностного слоя бесконечно мал (если вообще существует), а вот степень "невозможности" зарядить внутр. объем >10*24 (а может и абсолютно) - впечатляет.
Мысленный эксперимент с зарядами и пружинкой - не имеет смысла, если брать точечные ( эл.частицы) заряды, там траектория в принципе неопределенна. Брать реальные массы и рел. скорости,  все- одно эксперимент "не чистый". А предположение, что при обычных скоростях "какая-то там сила" сделает траекторию разной для разных наблюдателей, сделает наш мир для этих наблюдателей не таким уютным.

[Stepa]

Мысленный эксперимент с зарядами и пружинкой - не имеет смысла, если брать точечные ( эл.частицы) заряды, там траектория в принципе неопределенна

Можно определить траекторию с точностью до 10 мкм очень легко -  ядерная фотоэмульсия.
С точностью 25 мкм (типично 150-200 мкм)  - любой полупроводник со стрипами - маленькими алюминиевыеми полосками для съема заряда.
Дрейфовые, стримерные камеры - до 200-300 мкм.
Если из оргстекла (полистирол, полиакрил) вырезать кубик
1 см х 1 см х 1 см и прикрепить к нему ФЭУ с шифтером (такая штука, котороя переводит ультрафиолет в видимую область для лучшей работы ФЭУ), то получится простейший прибор для фиксации траектории в пределах 1 см х 1 см.
Сделаем два, включаем схему совпадений - любой телесный угол вырежем из пучка.
Все эти методы работают по одиночной частице тоже. Просто статистика будет мала. Так бы было бы достаточно одной частицы и только ее одной!

Для точечных частиц ввести понятие траектории реально, поскольку при имеющихся в эксперименте импульсах длина де Бройля много меньше способности прибора к локализации частиц. К примеру, все (практически) способы измерения импульса сводятся к измерению отклонения траектории в магнитном поле, которая зависит, как известно, от магнитной жесткости (p/e) (импульс / заряд).

Простая оценка:
l = h / p = 6.6e-16 *3e10 / p = 2e-5 см / эВ.
Телевизор - идеальный прибор, где показывается, что точечная элементарная частица - электрон имеет классическую траекторию. А в ускорителях много большие энергии.