Решение задач

Задача 3. Рассмотрите стержень, ориентированный перпендикулярно направлению движения ракеты. Повторите изложенные выше рассуждения и покажите, что длина таким образом ориентированного стержня в системе отсчета, связанной с землей, та же, что и в системе отсчета, связанной с ракетой.

Задача 4. Принцип относительности говорит, что все инерциальные системы отсчета совершенно равноправны. Это означает, что регистрация мюонов, родившихся в верхних слоях атмосферы, детекторами на поверхности Земли должна так же хорошо объясняться с точки зрения наблюдателя, летящего вместе с мюонами, как и с точки зрения земного наблюдателя. Встаньте на эту “точку зрения мюона” и объясните факт регистрации.

Решение. С точки зрения наблюдателя, движущегося вместе с мюоном, со скоростью v навстречу ему несутся и атмосфера, и регистрирующие детекторы. Толщина движущейся атмосферы в раз меньше толщины покоящейся атмосферы. Это меньшее расстояние детекторы пролетят за время

За это время число мюонов уменьшится в
раз, что совпадает с результатом полученнымс точки зрения земного наблюдателя.

Задача 5. Для регистрации заряженных частиц используют устройство, называемое пузырьковой камерой. Оно устроено следующим образом. Регистрирующая камера при низкой температуре заполняется жидким водородом. Жидкость настолько тщательно очищена, что в ней нет зародышей образования пузырьков пара. Это позволяет поднять температуру водорода выше температуры кипения, не опасаясь закипания. Пролетающие с большой скоростью сквозь водород заряженные частицы ионизируют его, оставляя ионные следы. Поляризационные комки вокруг ионов становятся центрами парообразования. Водород вскипает вдоль следов. В первые мгновения кипения в камере имеются только череда пузырьков вдоль ионных следов. Их легко наблюдать визуально. Частицы, которые живут до распада ограниченный промежуток времени, оставляют отрезки пузырьковых следов - от рождения до распада. В одном из опытов при столкновении частиц высокой энергии с ядрами водорода рождались сигма-минус частицы, летящие со скоростью, отличавшейся от скорости света только на 20%. Измерения множества отрезков пузырьковых следов показали, что средняя длина следа равна 7,5 см. Как по этим данным определили собственное среднее время жизни сигма-минус частицы? Чему оно оказалось равным?