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方程 E = mc^2 适用于暗物质和暗能量吗

2024-01-13科学

尊敬的读者,感谢您在百忙之中阅读我的文章,这是对我努力的肯定,也是持续创作的动力,向您致以我最诚挚的敬意,希望能得到您的一个"关注",在此感谢!

在上一篇文章中我已经顺便提到了这一点。现在我就详细地告诉你一些。那么,方程E = mc^2适用于暗物质和暗能量吗?

简而言之,答案是肯定的,这对于所有形式的物质和能量都是如此,包括暗物质和暗能量。但有一些重要的细节需要考虑。

E = mc^2 是完整方程 E^2 = (mc2)^2 + (pc)^2 的特例。(pc) 表示物体的动能,这意味着通常的 E = mc^2 仅对静止的物体或动量 p 为零的同一静止坐标系中的物体有效。这就是为什么方程中的质量(m)也称为静止质量。

通常,方程的其余质量部分远大于动能。那么 E = mc^2 对于任何不以光速很大一部分移动的物体来说是一个很好的近似。说到光,光子(光和电磁粒子)是完整方程的另一个极端。它们没有静止质量(因此值变为零),但它们仍然具有动量,因此仍然具有能量。

科学家们在粒子加速器(例如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机)中利用了动能也是粒子总能量的一部分这一事实。通过将粒子加速到接近光速,正面碰撞可以产生比原始粒子具有更大静止质量的新粒子。研究人员使用这种方法来寻找暗物质粒子,试图从其他粒子的质量和能量中创造出暗物质。

大型强子对撞机

即使对于暗能量,这个方程也成立。了解暗能量的最简单方法是了解太空真空中的能量。即使在最完美的真空中,没有任何物质粒子,也总是存在一定量的能量。例如,月球轨道上的一个球体的暗能量含量相当于约 1.4 公斤的质量,很容易使该体积中的几乎所有其他物体黯然失色。然而,由于宇宙中存在着如此多的真空空间,因此真空中的这一微量能量就占了宇宙总能量的大部分。由于暗能量的奇怪性质,其质量当量产生的引力很容易被其负压克服,这是一种力。