6.8. Взаимосвязь массы и энергии в сто. Специальная теория относительности и атомная энергетика

С учетом релятивистской массы формулу для энергии можно записать в виде .

Из этого выражения следует, что энергия тела и его релятивистская масса всегда пропорциональны друг другу, и изменение энергии тела всегда сопровождается изменением его массы, и наоборот, всякое изменение массы влечет за собой изменение энергии тела, т.е.

.

Это утверждение заключает в себе закон взаимосвязи массы и энергии.

Пропорциональность релятивистской массы и энергии приводит к тому, что утверждение о сохранении суммарной релятивистской массы частиц представляет собой утверждение о сохранении полной энергии. В связи с этим не принято говорить о законе сохранения массы как об отдельном законе.

В противоположность релятивистской массе суммарная масса покоя системы взаимодействующих частиц не сохраняется.

Если в формуле (6.8) масса покоя равна нулю, то .

Это соотношение справедливо только в том случае, когда . Таким образом, частица с нулевой массой покоя всегда движется со скоростью света. Такой частицей, например, является фотон.

Зависимость энергии от скорости представлена на рисунке 6.11.

Экспериментальная проверка закона взаимосвязи массы и энергии оказалась возможной в ядерной физике. Это обусловлено тем, что ядерные процессы и процессы взаимного превращения элементарных частиц сопровождаются весьма большими изменениями энергии, сравнимыми с энергиями покоя самих частиц. На основе этого закона в ядерной энергетике ведутся расчеты энергетического выхода ядерных реакций, энергий распада частиц и т.д.