Jak to działa?
Nierówność Schwarza a fizyka cząstek elementarnych
Czytelnik z pewnością zetknął się z tytułową nierównością Schwarza,
która w najprostszym przypadku mówi, że dla liczb rzeczywistych
zachodzi
![]() | (*) |
Interpretacja geometryczna jest jasna. Chodzi o to, że iloczyn skalarny dwóch
wektorów
,
na płaszczyźnie, który
wynosi
, nie przekracza iloczynu ich długości,
bowiem można wartość iloczynu skalarnego obliczyć także jako
.
Często twierdzenia matematyczne mają także przyjemną interpretację
fizyczną (np. wiele twierdzeń z rachunku różniczkowego i całkowego).
Okazuje się, że nierówność Schwarza
jest zaszyta, jak za chwilkę
zobaczymy, dosyć głęboko w elementarnych prawach mikroświata
i relatywistycznych prędkości.
Rozważmy cząstkę elementarną
, która rozpada się na dwie cząstki
i
, poruszające się w przeciwne strony w ich układzie środka
masy (np. kaon rozpadający się na parę pionów
). Wobec
tego, że cząstka
spoczywa, jest intuicyjnie jasne, że masy cząstek
spełniają nierówność

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

skąd

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

stąd

skąd

Wracając, mamy nierówność

Uwzględniając, że

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