Przeskocz do treści

Delta mi!

Jak to działa?

Nierówność Schwarza a fizyka cząstek elementarnych

Tomasz Tkocz

o artykule ...

  • Publikacja w Delcie: marzec 2010
  • Publikacja elektroniczna: 18-06-2010
  • Autor: Tomasz Tkocz
    Afiliacja: student, Wydział Fizyki oraz Wydział Matematyki, Informatyki i Mechaniki, Uniwersytet Warszawski

Czytelnik z pewnością zetknął się z tytułową nierównością Schwarza, która w najprostszym przypadku mówi, że dla liczb rzeczywistych math zachodzi

display-math(*)

Interpretacja geometryczna jest jasna. Chodzi o to, że iloczyn skalarny dwóch wektorów math, math na płaszczyźnie, który wynosi math, nie przekracza iloczynu ich długości, bowiem można wartość iloczynu skalarnego obliczyć także jako math.

Często twierdzenia matematyczne mają także przyjemną interpretację fizyczną (np. wiele twierdzeń z rachunku różniczkowego i całkowego). Okazuje się, że nierówność Schwarza  math jest zaszyta, jak za chwilkę zobaczymy, dosyć głęboko w elementarnych prawach mikroświata i relatywistycznych prędkości.

Rozważmy cząstkę elementarną  math, która rozpada się na dwie cząstki math i  math, poruszające się w przeciwne strony w ich układzie środka masy (np. kaon rozpadający się na parę pionów math ). Wobec tego, że cząstka  math spoczywa, jest intuicyjnie jasne, że masy cząstek spełniają nierówność

display-math

Rzeczywiście, analizując bilans energii w układzie środka masy, stwierdzamy, że energia układu przed reakcją wynosiła math , po reakcji zaś

display-math

skąd

display-math

Ale jak wygląda sytuacja z naszej perspektywy, czyli w układzie laboratorium (w skrócie LAB)? Z transformacji Lorentza mamy

pict

stąd

pict

skąd

display-math

Wracając, mamy nierówność

pict

Uwzględniając, że

display-math

podnosząc ostatnią nierówność stronami do kwadratu, skracając obustronnie przez  math i upraszczając, dostajemy

display-math