當粒子在這種介質中速度超過光速時是什麼概念?長見識了!

2020-12-05 遨遊世界科學

我們知道,在我們生活的宇宙,真空中的光速是唯一的速度王者,真空中的光速是目前所發現的自然界中物體運動的最大速度。光速似乎已經到了宇宙目前的上限,光速不同於我們我們的經典力學,它不遵循我們小打小鬧的速度法則,光速與任何速度疊加,得到的仍然是光速。而且光速與運動物體的質量息息相關,物體的質量將隨著速度的增大而增長,當物體的速度無限接近光速時,它的質量將趨於無窮大,而在現實生活中,所以有質量的物體想要達到光速基本是不可能的。但是光速真的是不可超越的嗎?其實不然。

在前面我已經提到了,光速是目前宇宙唯一的速度之王,但是有個前提條件,那就是真空環境下,也就是說光速在太空中是無敵的,但是換個環境呢?科學家通過研究測量發現光速在不同介質中傳播的速度是不一樣的,因為不同的介質所擁有的密度和成分是不一樣的,根據折射率公式n=sini/sinr=c/v或v=c/n,光在不同的介質中,折射率不同光在介質中的傳播速度不同,介質的折射率越大,光在介質中的傳播速度越小。光在空氣中速度與真空相差無幾,但是光在水中的速度僅達到了真空光速的三分之二,因此光速在介質中並不是王者!所以你能想像到當粒子在一種介質中速度超過光速時是什麼概念嗎?真的長見識了!

契倫科夫輻射就是一種典型的現實版超越光速的例子。所謂契倫科夫輻射,其實就是在介質中運動的物體速度超過光在該介質中速度時發出的一種以短波長為主的電磁輻射,其特徵是發出藍色的輝光。當一種電子在核反應或者是粒子加速器中被加速到超過介電質中的光速時,或者說當超過介電質中光速的粒子是帶電時並通過這樣的介質時,契倫科夫輻射就會誕生。

其實契倫科夫輻射不難理解,就像超音速飛行器或子彈的音爆現象,由超音速物體產生的音波速度無法快到足以離開物體,因此波「堆積」了起來,形成了一個震波聚集地。具體來說,飛機運行速度接近音速時,會有一股強大的阻力,使物體產生強烈的振蕩,速度衰減。這一現象被俗稱為音障,而突破音障時,飛機所發出的疏密狀的音波無法跑到飛機前方,所以就全部疊在機身後方,形成了圓錐形狀的音錐。當它們向外傳播時便互相干擾和影響,然後匯集成一道包羅機頭的音爆前激波和一道尾隨機尾的後激波。這些能量傳到人們耳朵裡時,會讓人感受到短暫而極其強烈的爆炸聲,就是音爆。類似的情形還有,快船超過水波速度時也會在水面上產生很大的弓形震波。

因此同理,如同音爆的情形一般,契倫科夫輻射也是如此。契倫科夫輻射的總強度與入射帶電粒子的速度成比例關係,另外粒子數量越多總強度也越強,它的速度也將超越介質中的光速。

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  • 光爆是什麼?當介質中帶電粒子超過光速,會發出藍色的光
    光爆是什麼,同種介質中帶電粒子超過光速的發光現象宇宙中存在著很多各種各樣的奇異現象,有的是你聞所未聞的。說起光爆,很多人都紛紛感到十分不解,光難道還會爆炸嗎?其實並非如此,光爆是什麼呢?光爆指的是當運動的帶電粒子速度超越了光在同種介質中的速度時,會產生一種特殊的發光現象。
  • 光爆是什麼,同種介質中帶電粒子超過光速的發光現象
    光爆是什麼,同種介質中帶電粒子超過光速的發光現象宇宙中存在著很多各種各樣的奇異現象,有的是你聞所未聞的。
  • 如果速度超過光速會有什麼後果?
    ,由此推導出真空中的光速是宇宙中最快的速度,任何物體或者信息的傳播速度都不會超光速。那麼,如果速度超過光速會發生什麼?為什麼光速是宇宙速度上限?雖然光速理論上不可超越,但在現實中確實有各種「超光速」現象,切倫科夫輻射就是一個例子。切倫科夫輻射光的傳播速度與介質有關,在真空中最快,而在其他介質中會變慢。例如,光在水中的傳播速度會下降25%,為真空光速的75%。在這種情況下,就有可能出現超光速的情況。
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?,這狹義相對論整個體系中是環環相扣的,它們的核心就是兩條基本假設,當然其中一項推論也很簡單,光速不能被超越,否則將會導致質量無窮大和長度變成負數......宇宙中有哪些現象是超光速的?儘管信息傳遞的速度不可超過光速,但宇宙中超光速現象還是非常普遍的,它們的因素各不相同,有的是不同介質中導致的,有的則是不傳遞信息的現象!
  • 量子糾纏的速度超過光速了嗎?答案顛覆認知!
    但其實大家都誤解了,光速不可超越只是信息傳遞不可超過光速,而與之無關的現象超過光速則並沒有什麼問題,那麼為什麼不能超過光速,又有哪些超過光速的現象,不妨來盤點下!為什麼不能超過光速?,這狹義相對論整個體系中是環環相扣的,它們的核心就是兩條基本假設,當然其中一項推論也很簡單,光速不能被超越,否則將會導致質量無窮大和長度變成負數......宇宙中有哪些現象是超光速的?儘管信息傳遞的速度不可超過光速,但宇宙中超光速現象還是非常普遍的,它們的因素各不相同,有的是不同介質中導致的,有的則是不傳遞信息的現象!
  • 任何粒子的速度不能超過光速
    對任何物體的速度不能超過光速的分析威縣第二中學 郵編054700 張樹乙據報導,在美國伊利諾州Batawia費米實驗室有一臺叫Tevatron的加速器,當質子進入該加速器時,它們的速度已經達到光速的99%。加速器的最後階段使質子的能量提高了100倍,但速度僅增加到光速的99.99995%,與它們進入加速器的速度相比,提高不足1%。
  • 光速不變原理:既然光速恆定,為何在不同介質中,速度存在差異?
    光速不變原理:既然光速恆定,為何在不同介質中,速度存在差異?我們知道愛因斯坦相對論的一個重要理論基礎,那就是「光速不變原理」,所謂光速不變原理,也就是說對於宇宙當中的任何一個參考系,光速都是恆定不變的299792458米每秒。
  • 光速可以降低,物體的速度能不能超過降低後的光速?
    光在真空中的速度c是一個非常重要的物理量,不僅能夠出現在原子內部,也是我們這個宇宙中物質的極限速度。光在真空中的傳播速度是一個定值,被定義為299792458米每秒。根據相對論,任何物質的運動速度或者信息的傳遞速度都不會超過這個值,不然相對論就要改寫了。
  • 如果速度超過光速會有什麼後果?會和相對論衝突嗎?
    光速不可超越似乎是我們這個宇宙的初始設定時的一項重要參數,因為到現在為止關於速度的一切發現,光速都是天花板,宏觀物體我們沒有能力加速到光速,但對於微觀粒子,可以加速到99.999999%的光速,但始終距離光速有一步之遙!
  • 如果速度超過光速會有什麼後果?會和相對論衝突嗎?
    光速不可超越似乎是我們這個宇宙的初始設定時的一項重要參數,因為到現在為止關於速度的一切發現,光速都是天花板,宏觀物體我們沒有能力加速到光速,但對於微觀粒子,可以加速到99.999999%的光速,但始終距離光速有一步之遙!
  • 在知乎回答:開著手電筒跑步能否使光傳播速度超過真空光速?
    先回答問題:首先要明確一下這裡的光傳播速度是指什麼?是指光相對於什麼的速度呢?一般來說,一種波的傳播速度,是指這種波相對於均勻介質的速度。例如說聲波的傳播速度,在地面空氣中是多少,在水中是多少,在酒精中是多少等,都是這樣理解的。
  • 宇宙中有超過光速的速度存在嗎?
    光速被認為是宇宙中的極限速度,任何物體都無法超越光速。但在現實生活當中,宇宙中卻存在著一些超光速的現象,打破了我們科學家們原有的認知。眾所周知,速度是代表物體運動快慢的一個物理量,從理論上來說,速度應該是無限的。
  • 宇宙中有超過光速的速度存在嗎?
    光速被認為是宇宙中的極限速度,任何物體都無法超越光速。但在現實生活當中,宇宙中卻存在著一些超光速的現象,打破了我們科學家們原有的認知。 眾所周知,速度是代表物體運動快慢的一個物理量,從理論上來說,速度應該是無限的。
  • 如果一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?
    當一個物體超過光速時,會有什麼現象?我們知道,按目前的理論,在這個宇宙沒有什麼比光速更快。那麼假設一個物體的速度超過光速,你能看到它嗎?當能量粒子(如中微子)從深太空或反應堆內以光速或極接近其速度進入深空間或從反應堆內以其速度比該介質中的光快時
  • 為什麼沒有任何飛行器的速度能夠超過光速?
    的確,宇宙中光速最快,這已被多次科學實驗所驗證,從麥克斯韋聯立方程組也得出光速是常數的結論。光在真空中的速度是最快的,且在任何慣性參考系中的速度是不變的,跟光源是否運動、觀察者是否運動無關。愛因斯坦把這個結論上升為一個原理――光速不變原理,創立了相對論,這個原理是相對論的基石。
  • 如果,一個物體運動的速度超過了光速,我們能夠看見它嗎?
    饒有興趣的是,假如你沒有看到一個速度比光速大的物體接近(你沒有尋找距離,你也同樣錯過了藍移),一旦這個物體從你身邊經過,你可能會在看到物體前端之前首先看到物體後端,因為來自你較近一側的光線會比遠處的光線先一步靠近你!從理論上講,物體超過光速的速度越快,它經過你之後的時間會越長。
  • 如果一種物質的速度超過光速,會發生什麼?
    如果物質的速度超過光速會怎麼樣?我認為它會消失或者被取代,但它不會被摧毀!! 我們不知道如果一種物質的速度超過光速會發生什麼,原因很簡單,因為它永遠不會超過光速。光速是一個物體相對於附近物體的運動速度的最基本上限。事實上,任何具有有限靜止質量的物體都不可能以光速運動。
  • 宇宙中有沒有比光速更快的速度?
    「宇宙中有沒有比光速更快的速度?」,其實光速也分很多種,我們可以分為真空下的光速,和在介質中的光速。宇宙中確實存在一些遠超真空光速的存在,同時也存在,同樣是在介質中,但要比光速快的情況,我們先說第一種,在說第二種。
  • 相對論說光速不變,那如何解釋光在介質中速度變慢呢?
    這個問題其實是對相對論光速不變原理不了解,從而產生的疑惑!光速不變原理光速不變原理是指真空中的光速對任何觀察者來說都是相同的。相對論中是不允許有質量的物質運動速度超過光速,如果達到光速,質量便會加到無窮大,所以相對論不讓攜帶質量和信息的物質超光速。因此超光速不是不被允許,只要不攜帶信息和質量就可以。所以量子糾纏和宇宙膨脹都沒有違反相對論。真空中最快,為3*10^8米/秒. 其餘介質都比在真空中慢,最接近的是空氣,約為2.996*10^8米/秒。
  • 還認為宇宙中光速最快?醒醒吧,這四個速度遠超光速
    在宇宙中任何有質量的物質粒子,或者是任何能夠傳遞信息的方式都必須在低於真空中的光速的速度下運行。它所創造的宇宙射線中的質子能量是人類創造的3600萬倍,但速度還是低於光速,為299,792,457.9999999999999992米/秒。差了0.0000000000000008米/秒,這說明啥,光速真的是物質粒子的速度極限。你怎麼弄,怎麼折騰質量粒子都只會無限接近光速。