Klidová hmotnost

Klidová hmotnost tělesa je velikost hmotnosti tohoto tělesa, kterou naměří pozorovatel, vůči němuž je těleso v klidu. Uvádí se hlavně u elementárních částic, kde se často klidová hmotnost značně liší od hmotnosti pozorované.

Klidové hmotnosti ${\displaystyle m_{0}}$ přísluší podle vztahu E=mc² energie ${\displaystyle E_{0}=m_{0}c^{2}}$, která bývá také označována jako klidová energie.

Změnu hmotnosti tělesa předpovídá speciální teorie relativity. Pokud se těleso vůči pozorovateli pohybuje, naměří tento pozorovatel vždy větší hmotnost, než kdyby pozoroval těleso v klidu. Jedno z vysvětlení změny hmotnosti jsou transformační relace ze speciální teorie relativity mezi různými vztažnými soustavami

${\displaystyle m={\frac {m_{0}}{\sqrt {1-{\frac {v^{2}}{c^{2}}}}}}}$

kde ${\displaystyle m_{0}}$ je klidová hmotnost tělesa, ${\displaystyle m}$ je jeho pozorovaná hmotnost, ${\displaystyle v}$ je velikost jeho rychlosti vůči pozorovateli a ${\displaystyle c}$ je rychlost světla ve vakuu. Přímočařejší vysvětlení poskytuje kinetická energie, kterou každé pohybující se těleso má a která podle slavného Einsteinova vzorce E=mc² má také hmotnost.

V běžném světě jsou rychlosti těles malé, proto žádná změna hmotnosti není pozorována. V mikrosvětě se však hmota často pohybuje rychlostmi blízkými rychlosti světla a změna hmotnosti je již nezanedbatelná. V urychlovačích jsou běžné částice, které mají mnohonásobně vyšší hmotnost, než je jejich hmotnost klidová.

Částice s nulovou klidovou hmotností

Existují i částice s nulovou klidovou hmotností, například fotony. Kvůli nulové klidové hmotnosti se vždy pohybují rychlostí světla a jejich relativistická hmotnost je dána velikostí energie, kterou přenáší a která je přímo úměrná frekvenci. Další částice s nulovou klidovou hmotností mohou být neutrina, ale pravděpodobně nějakou nenulovou klidovou hmotnost mají. Hmotnost je s vysokou pravděpodobností <1,5.10^-37 kg, ale nulová není. I hypotetické částice gravitačního pole – gravitony – by měly mít nulovou klidovou hmotnost.

Související články

• Relativistická hmotnost