द्रव्यमान, ऊर्जा, गति और संरक्षण का नियम

दुनिया के कई अस्पष्ट गुण द्रव्यमान और ऊर्जा (साथ ही गति) की प्रकृति से जुड़े हैं। हम सभी ने इन शब्दों को सुना है, और हम में से कई लोगों को उनके अर्थ का एक अस्पष्ट विचार है। बेशक, अंग्रेजी और अन्य भाषाओं में "मास" और "ऊर्जा" शब्दों के अर्थ कई हैं। दुर्भाग्य से, उनमें से कोई भी उन लोगों के साथ मेल नहीं खाता है जो भौतिकविदों के दिमाग में हैं। शब्दों के इन अर्थों को अलग रखने की कोशिश करें और सटीक भौतिक अवधारणाओं के साथ काम करें - अन्यथा आप पूरी तरह से भ्रमित हो जाएंगे।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि किसी को "द्रव्यमान और ऊर्जा" वाक्यांश के साथ एक और लोकप्रिय जोड़ी, "पदार्थ और ऊर्जा" को याद नहीं करना चाहिए। बहुत से लोग अंतिम वाक्यांश का उल्लेख करते हैं जैसे कि पदार्थ और ऊर्जा एक ही सिक्के के दो पहलू हैं। लेकिन ऐसा है नहीं। पदार्थ और ऊर्जा सेब और संतरे जैसे विभिन्न श्रेणियों में आते हैं। एक पदार्थ, कोई फर्क नहीं पड़ता कि इसे कैसे परिभाषित किया जाए, ब्रह्मांड में विद्यमान वस्तुओं का एक वर्ग है, और द्रव्यमान और ऊर्जा ऑब्जेक्ट नहीं हैं, लेकिन इन वस्तुओं के पास जो गुण हैं। द्रव्यमान और ऊर्जा एक दूसरे के साथ गहराई से जुड़े हुए हैं, और एक सामान्य स्पष्टीकरण के लायक हैं।

द्रव्यमान और ऊर्जा को समझने के लिए, आपको उनके साथ गति जोड़ने और इन मात्राओं के अंतर और संबंधों पर चर्चा करने की आवश्यकता है।

शक्ति

"ऊर्जा" शब्द के कई अर्थ हैं। जब हम बीमार होते हैं, तो हम कहते हैं कि हमारे पास कोई ऊर्जा नहीं बची है, ताकत और प्रेरणा का जिक्र करते हुए। जब हम कहते हैं कि कोई व्यक्ति ऊर्जा से भरा है, तो हमारा मतलब उसकी उच्च गतिविधि से है। हम ईंधन की चर्चा करते हुए ऊर्जा की बढ़ती कीमतों की शिकायत करते हैं। हम आध्यात्मिक ऊर्जा के बारे में बात कर रहे हैं जो कुछ अथाह है, लेकिन महत्वपूर्ण है, शायद कुछ करिश्मा का रूप है। और ये सभी अवधारणाएं एक-दूसरे के साथ ओवरलैप होती हैं, इसलिए हम उनका वर्णन करने के लिए एक शब्द चुनते हैं। लेकिन भौतिकी में, ऊर्जा एक पूरी तरह से अलग चीज है। भौतिकी की दृष्टि से, इन परिभाषाओं में से एक को गलती से भौतिक रूप से भ्रमित किया जाएगा। भौतिकी में, किसी को एक भौतिक शब्द का पालन करना चाहिए ताकि गलत उत्तर न मिलें और पूरी तरह से भ्रमित न हों।

दुर्भाग्य से, भौतिकी में "ऊर्जा" की अवधारणा को शब्दों के रूप में वर्णन करना बहुत मुश्किल है - एक छोटे सार्थक वाक्यांश के साथ। लेकिन बुरा मत सोचो - पूरी बात प्राकृतिक भाषा की अपूर्णता है, न कि यह कि भौतिकी में ऊर्जा की अवधारणा अस्पष्ट है। किसी भी भौतिक प्रणाली में, यह पूरी तरह से स्पष्ट है कि इसकी ऊर्जा क्या है, दोनों अपने प्रयोगात्मक माप के अर्थ में और गणना के अर्थ में (यदि सिस्टम का वर्णन करने वाले समीकरण हैं)।

कारणों में से एक है कि ऊर्जा का वर्णन करना इतना मुश्किल है कि यह कई रूप ले सकता है, और उन सभी को समझना आसान नहीं है। यहाँ तीन सामान्य किस्में हैं:

1. ऊर्जा को किसी वस्तु के द्रव्यमान में संलग्न किया जा सकता है। यहां मैं इस विकल्प को "मास एनर्जी" कहता हूं (प्रसिद्ध समीकरण E = mc ² के लिए धन्यवाद ^, ऊर्जा द्रव्यमान से बांधती है। इसे "रेस्ट एनर्जी" भी कहा जाता है, क्योंकि यह किसी वस्तु की ऊर्जा है, जो कि आराम के बिना होती है)।

2. दूसरी बात, ऊर्जा किसी वस्तु की गति से जुड़ी होती है। यहाँ मैं इसे "गति ऊर्जा" कहता हूं, और इसके लिए तकनीकी शब्द गतिज ऊर्जा है। यह विकल्प आसानी से समझ में आता है, क्योंकि तेजी से चलने वाली वस्तुओं में धीमी गति से चलने वाले लोगों की तुलना में अधिक ऊर्जा होती है। इसके अलावा, किसी भारी वस्तु में प्रकाश की गति से अधिक गति वाली ऊर्जा होती है जो एक ही गति से चलती है।

3. ऊर्जा को वस्तुओं के संबंध में संग्रहीत किया जा सकता है (और आमतौर पर "संभावित" कहा जाता है)। यह एक फैला हुआ वसंत में, बांध के पीछे पानी में, पृथ्वी और सूर्य के गुरुत्वाकर्षण बातचीत में, अणु में परमाणुओं की बातचीत में संग्रहीत किया जाता है। ऊर्जा को स्टोर करने के कई तरीके हैं। यह अस्पष्ट लगता है, लेकिन भाषा को दोष देना है। इनमें से किसी भी मामले में, सटीक सूत्र हैं जो सिस्टम में संग्रहीत ऊर्जा और इसे मापने के लिए अच्छी तरह से परिभाषित तरीकों का वर्णन करते हैं।

तीसरे प्रकार की ऊर्जा उस चीज से जुड़ी है जिसे मैं अंतःक्रियात्मक ऊर्जा कहूंगा, और यह सभी की सबसे भ्रमित अवधारणा है। द्रव्यमान की ऊर्जा और गति की ऊर्जा के विपरीत, जो हमेशा शून्य से अधिक या उसके बराबर होते हैं, इंटरैक्शन की ऊर्जा सकारात्मक और नकारात्मक हो सकती है। अब तक मैं इस विषय को छोड़ दूंगा, लेकिन हम इसे वापस कर देंगे।

भौतिकी में ऊर्जा का एक विशेष महत्व है। इस महत्व का कारण यह है कि यह "संरक्षित है।" इसका क्या मतलब है?

यदि आप किसी वस्तु के साथ या वस्तुओं के एक सेट के साथ अवलोकन शुरू करते हैं - तो हम उन्हें "वस्तुओं की प्रणाली" कहेंगे - प्रारंभिक क्षण में एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा (सभी प्रकार की ऊर्जा की गणना करना मत भूलना - जन, आंदोलनों, सभी प्रकार की ऊर्जा संग्रहीत), और फिर। सिस्टम के हिस्से केवल एक दूसरे के साथ और कुछ नहीं के साथ बातचीत करेंगे, फिर अवलोकन के अंत में इन वस्तुओं के पास ऊर्जा की कुल मात्रा शुरुआत में ही होगी। सिस्टम की कुल ऊर्जा संरक्षित है - इसकी कुल राशि नहीं बदलती है। यह आकार बदल सकता है, लेकिन यदि आप सभी किस्मों का ट्रैक रखते हैं, तो अंत में यह शुरुआत में जितना होगा।

यह नियम तब भी काम करता है जब कुछ ऑब्जेक्ट गायब हो जाते हैं और दूसरों को रास्ता देते हैं, उदाहरण के लिए, यदि सिस्टम का एक कण सिस्टम में विलय होने वाले दो अन्य में हो जाता है।

ऊर्जा क्यों बचाई जाती है? गणितीय सिद्धांत के कारण, इस तथ्य को सहसंबद्ध करते हुए कि प्रकृति के नियम समय के साथ नहीं बदलते हैं, एक संरक्षित मात्रा के अस्तित्व के साथ, जिसे हम परिभाषा "ऊर्जा" कहते हैं।

हम इस सिद्धांत की सबसे प्रसिद्ध और सामान्य परिभाषा का श्रेय एमी नोथेर को देते हैं , जो पिछली शताब्दी के सबसे बड़े गणितीय भौतिकविदों में से एक, आइंस्टीन के समकालीन थे। भौतिक और गणितीय समुदाय के कुछ सदस्यों ने उनके साथ गहरा सम्मान किया , लेकिन उस समय उनके मूल जर्मनी में उन्हें लिंग और राष्ट्रीयता के आधार पर भेदभाव का सामना करना पड़ा (वहाँ उन्होंने गौटिंगेन में उन्हें प्रोफेसर का पद सौंपने के प्रयासों को अवरुद्ध कर दिया, और बाद में उन्हें वहां से भागना पड़ा। नाजियों ने सत्ता में आए)। संयुक्त राज्य अमेरिका में रहने के बाद, ब्रिन-मार कॉलेज (जो आज तक केवल महिलाओं को प्रशिक्षण के लिए स्वीकार करता है) में शिक्षण के दो साल बाद, वह कैंसर से मर गई।

प्रसिद्ध नोथेर प्रमेय (वास्तव में ये दो निकट से संबंधित प्रमेय हैं) हमें बताते हैं कि अगर प्रकृति के नियमों में समरूपता है - हमारे मामले में, इसका मतलब है कि प्रकृति के नियम समय में किसी भी समय समान हैं - तो यह एक निश्चित मात्रा में संरक्षित करता है - हमारे मामले में, ऊर्जा ।

इसके अलावा, प्रमेय हमें वास्तव में बताती है कि परिमाण क्या है - वस्तुओं की दी गई प्रणाली के लिए ऊर्जा के विभिन्न रूप क्या हैं जिन्हें कुल ऊर्जा प्राप्त करने के लिए जोड़ा जाना चाहिए। यही कारण है कि भौतिकविदों को हमेशा पता है कि ऊर्जा क्या है, और क्यों शब्दों में परिभाषित करने की तुलना में समीकरणों का उपयोग करना आसान है।

पल्स

संवेग के साथ स्थिति ऊर्जा के साथ लगभग समान है। प्रकृति के नियम हर जगह समान हैं। मोटे तौर पर, प्रयोग एक ही उत्तर देते हैं, चाहे आप उन्हें उत्तर या दक्षिण में खर्च करें, पश्चिम या पूर्व में, किसी भवन के ऊपर या किसी गहरे शाफ्ट में। अंतरिक्ष में कोई भी दिशा चुनें। फिर, नोथर के अनुसार, इस दिशा के साथ गति संरक्षित है। चूंकि अंतरिक्ष में तीन आयाम हैं, इसलिए तीन अलग-अलग स्वतंत्र दिशाओं में चलना संभव है और तीन स्वतंत्र संरक्षण कानून हैं। आप किसी भी तीन दिशाओं को चुन सकते हैं, बशर्ते कि वे अलग हों। उदाहरण के लिए, आप तीन संरक्षण कानूनों के रूप में उत्तर-दक्षिण, पश्चिम-पूर्व और ऊपर-नीचे दिशाओं में दालें चुन सकते हैं। या आप तीन अन्य को चुन सकते हैं - सूर्य से और दिशा में, दोनों दिशाओं में पृथ्वी की कक्षा के साथ, और सौर मंडल के विमान के संबंध में ऊपर और नीचे। आपकी पसंद कोई मायने नहीं रखती, क्योंकि गति किसी भी दिशा में संग्रहीत होती है।

वस्तुओं के सरल आंदोलन के कारण आवेग का सबसे सरल रूप उत्पन्न होता है, और यह कुछ ऐसा है जिसे सहज रूप से कल्पना की जा सकती है: यदि कोई वस्तु किसी निश्चित दिशा में चलती है, तो इस दिशा में एक आवेग होता है, और जितनी तेजी से यह चलता है, उतना ही अधिक यह आवेग बढ़ता है। और एक भारी वस्तु में एक प्रकाश की तुलना में अधिक गति होती है यदि वे समान गति से चलते हैं।

इस संरक्षण के दिलचस्प परिणामों में से एक: यदि आपके पास वस्तुओं की एक गतिहीन प्रणाली है (अर्थात, एक पूरे के रूप में प्रणाली चलती नहीं है यदि आप अपने घटक वस्तुओं के सभी आंदोलनों को औसत करते हैं), तो यह गतिहीन रहेगा, जब तक कि इसे कोई बाहरी आंदोलन नहीं दिया जाता है प्रभाव। कारण यह है कि एक निश्चित प्रणाली में, कुल गति शून्य है, और चूंकि गति बनाए रखी जाती है, यह हमेशा के लिए शून्य रहेगा जब तक कि सिस्टम के बाहर से कुछ हस्तक्षेप नहीं होता है।

द्रव्यमान, और ऊर्जा और गति के साथ इसका संबंध

अब चलो मास की ओर मुड़ते हैं

दुर्भाग्य से, द्रव्यमान के साथ बहुत भ्रम जुड़ा हुआ है - आइंस्टीन के काम के प्रकाशन के बाद सापेक्षता के सिद्धांत पर कुछ समय के लिए द्रव्यमान की दो अवधारणाएं थीं। और उनमें से केवल एक (जिस पर आइंस्टीन ने खुद को बंद कर दिया था, और जिसे कभी-कभी "अपरिवर्तनीय द्रव्यमान" या "आराम द्रव्यमान" कहा जाता है, इसे पहले से ही पुरातन शब्द "रिलेटिव मास" से अलग करने के लिए), अभी भी कण भौतिकी में उपयोग किया जाता है। एक अलग लेख में मैं इसे और अधिक विस्तार से समझाऊंगा।


अंजीर। 1

द्रव्यमान m द्वारा, जिसका उपयोग मैं लेखों में करता हूं, इसका मतलब है कि द्रव्यमान जो सीधे ऊर्जा और गति को बांधता है। बाहरी बलों के प्रभाव के बिना चलती हुई वस्तु के लिए (अन्य वस्तुओं के साथ महत्वपूर्ण रूप से बातचीत नहीं), आइंस्टीन ने सुझाव दिया (और प्रयोगों द्वारा इसकी पुष्टि की गई) कि इसकी ऊर्जा ई, संवेग पी, और मास एम सरल पाइथागोरस समानता को संतुष्ट करते हैं:

$$

$$E ^ 2 = (p c) ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2 \ qquad (समीकरण नंबर 1)$$

पुराने पाइथागोरस को याद करें जिन्होंने दावा किया था कि ए और बी के साथ एक सही त्रिकोण और सी, समानता $$$C ^ 2 = A ^ 2 + B ^ 2$ ? यह उसी प्रकार का एक कनेक्शन है - अंजीर देखें। 1. हमारे साथ, c एक स्थिर गति है, जो, जैसा कि हम देखेंगे, एक सार्वभौमिक गति सीमा के रूप में कार्य करता है। हम यह भी देखेंगे कि इसे "प्रकाश की गति" क्यों कहा जाता है।

आइंस्टीन के समीकरणों के अनुसार, गति सीमा c द्वारा विभाजित वस्तु की गति पीसी से E तक का अनुपात है:

$$

$$v / c = (p c) / E \ qquad (समीकरण # 2)$$

यही है, कर्ण को क्षैतिज पैर का अनुपात। यह अंजीर में कोण α के साइन के बराबर भी है। 1. तो यहाँ, नागरिक। और चूंकि समकोण त्रिभुज के पैर हमेशा कर्ण से कम होते हैं (किसी भी कोण की साइन हमेशा 1 से कम या बराबर होती है), किसी भी वस्तु की गति s से अधिक नहीं हो सकती है, सार्वभौमिक गति सीमा। एक निश्चित द्रव्यमान की एक वस्तु की गति में वृद्धि के साथ, पी और ई बहुत बड़े हो जाते हैं (छवि 2), लेकिन ई हमेशा पीसी से अधिक होता है, इसलिए v हमेशा c से कम होता है!


अंजीर। 2

अब ध्यान दें कि यदि वस्तु नहीं चलती है, तो उसका संवेग p शून्य के बराबर है, और समीकरण 1 में अनुपात कम हो जाता है:

$$

$$E ^ 2 = (mc ^ 2) ^ 2, \ quad या \ quad E = mc ^ 2$$

आइंस्टीन का प्रसिद्ध सूत्र, द्रव्यमान का एक निश्चित मात्रा में ऊर्जा (जिसे मैं द्रव्यमान ऊर्जा कहता हूं) का संबंध, इस तथ्य से संबंधित एक कथन मात्र है कि जब कोई त्रिभुज एक ऊर्ध्वाधर रेखा में घटता है, जैसा कि अंजीर में है। 3 बाईं ओर, इसका कर्ण लंबवत पैर के समान लंबाई का हो जाता है। इसी समय, इसका मतलब यह नहीं है कि ऊर्जा हमेशा बड़े पैमाने पर वर्ग एस के बराबर होती है। यह केवल शून्य गति के साथ एक आराम करने वाली वस्तु के लिए काम करता है।


अंजीर। 3

एक और दिलचस्प अवलोकन: एक द्रव्यमान रहित कण के लिए, त्रिभुज का ऊर्ध्वाधर पैर शून्य है, और कर्ण और क्षैतिज पैर समान हैं, जैसे कि अंजीर में। 3. इस मामले में, ई पीसी है, जिसका अर्थ है कि v / c = 1, या v = c। यह देखा जाता है कि एक द्रव्यमान रहित कण (उदाहरण के लिए, एक फोटॉन, प्रकाश का एक कण) अनिवार्य रूप से c की गति से चलता है। इसलिए, प्रकाश की गति सार्वभौमिक गति सीमा के समान है, एस।

दूसरी ओर, अगर हम द्रव्यमान के साथ एक कण लेते हैं, जैसे कि अंजीर में। 4, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि आप गति और ऊर्जा को कितना बड़ा बनाते हैं, E हमेशा p * c से थोड़ा अधिक होगा, इसलिए गति हमेशा s से कम होगी। बड़े पैमाने पर कणों को अधिकतम गति से यात्रा करनी चाहिए। बड़े पैमाने पर कणों की गति कम होनी चाहिए।


अंजीर। 4. यहाँ ">>" का अर्थ है "बहुत अधिक"

एक और बॉर्डरलाइन मामले की कल्पना करें, धीरे-धीरे चलती (प्रकाश की गति की तुलना में) बड़े पैमाने पर वस्तु, जैसे कि कार। चूँकि इसका वेग v, c से बहुत कम है, इसलिए इसका गति p गुना c, E से बहुत कम होगा, और जैसा कि अंजीर से देखा जा सकता है। 5, E, mc ² से थोड़ा अधिक होगा। इसलिए, एक धीमी वस्तु E - mc ² की गति की ऊर्जा, इसके द्रव्यमान mc ² की ऊर्जा की तुलना में बहुत कम है, और एक तेज वस्तु के लिए गति की ऊर्जा को मनमाने ढंग से बड़ा किया जा सकता है, जैसा कि हमने अंजीर में देखा था। 4।

एक सूक्ष्म बिंदु: गति न केवल एक संख्या है, बल्कि एक वेक्टर भी है। उसके पास परिमाण और दिशा है। यह कण के आंदोलन की ओर निर्देशित है। जब मैं पी लिखता हूं, तो मैं केवल मूल्य इंगित करता हूं। कई मामलों में, नाड़ी की दिशा को ट्रैक करना आवश्यक है, हालांकि समीकरण नंबर 1 में, जो नाड़ी को ऊर्जा और द्रव्यमान से संबंधित करता है, यह आवश्यक नहीं है।


अंजीर। 5

एक और सूक्ष्म बिंदु: मैंने त्रिकोण और सरल त्रिकोणमिति का उपयोग किया, क्योंकि यह स्कूल से सभी को ज्ञात है। विशेषज्ञों को अधिक सावधान रहने की आवश्यकता है - आप हाइपरबोलिक कार्यों का उपयोग करके आइंस्टीन के समीकरणों को सही ढंग से समझ सकते हैं जो आमतौर पर शौकीनों द्वारा नहीं पाए जाते हैं, लेकिन सिद्धांत की संरचना को समझने और चीजों को अधिक समझने योग्य बनाने के लिए बेहद महत्वपूर्ण हैं जैसे कि वेग जोड़, दूरी संपीड़न, आदि। जो लोग विशेषज्ञ होने का दिखावा नहीं करते हैं वे इसे अनदेखा कर सकते हैं।

लेकिन गति सापेक्ष है? ..

यदि आप ध्यान से पाठ पढ़ते हैं, तो कुछ पहले से ही आपको आश्चर्यचकित कर सकता है। आप जानते हैं कि एक कण की गति - या प्रकाश की तुलना में धीमी गति से चलने वाली कोई भी चीज - देखने के बिंदु पर निर्भर करती है।

यदि आप घर पर बैठते हैं और एक किताब पढ़ते हैं, तो आप कहेंगे कि पुस्तक की गति शून्य है (और यह वास्तव में आप के सापेक्ष टिकी हुई है), इसलिए, इसमें गति और गति की ऊर्जा नहीं होती है, केवल द्रव्यमान की ऊर्जा होती है। लेकिन अगर मैं चंद्रमा पर खड़ा होता, तो मैं आपको याद दिलाता कि पृथ्वी घूम रही है, इसलिए यह घुमाव आपको मोहित करता है, और आपको सैकड़ों किलोमीटर प्रति घंटे की गति से मेरे सापेक्ष ले जाता है। तो तुम और तुम्हारी किताब मेरे दृष्टिकोण से आवेग होगा।

कौन सही है?

गैलीलियो के अनुसार सापेक्षता का प्रकार - सापेक्षता का पहला सिद्धांत - बताता है कि हम दोनों सही हैं। आइंस्टीन का सापेक्षता संस्करण गैलीलियो के दृष्टिकोण से सहमत है कि दोनों सही हैं, लेकिन यह महत्वपूर्ण समायोजन करता है कि गैलीलियो के अनुयायी पुस्तक की ऊर्जा, गति और द्रव्यमान को कैसे इंगित करेंगे, इन राशियों को समीकरण संख्या 1 के फागुर्गियन संबंध में रखते हैं।

लेकिन अगर सब कुछ सही है, तो मुझे कौन सा E और कौन सा p ऊर्जा / गति / द्रव्यमान के अनुपात में स्थानापन्न करने की आवश्यकता है, $$$E ^ 2 = (p c) ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2$ ? आपके द्वारा पुस्तक को पढ़ने वाले पदार्थ E और p को मापा जाता है, अर्थात E = mc ² और p = 0? या स्थानापन्न E और p, जो पुस्तक मेरे दृष्टिकोण से है, जब आप पृथ्वी के साथ चलते हैं?

इस प्रश्न के उत्तर में आइंस्टीन के समीकरण नंबर 1 का पूरा सार है। प्रत्येक पर्यवेक्षक पुस्तक के लिए ई और पी के विभिन्न मूल्यों को मापेगा, जो इस बात पर निर्भर करता है कि पुस्तक उसके सापेक्ष कितनी तेजी से आगे बढ़ेगी। लेकिन सभी पर्यवेक्षकों के लिए समीकरण $$$E ^ 2 = (p c) ^ 2 + (mc ^ 2) ^ 2$ सच हो जाएगा!

जादू! लेकिन वास्तव में, जीनियस एक विचार है जो 1905 में आया था कि न्यूटन और उनके अनुयायियों द्वारा प्रस्तावित समीकरणों के सेट को नए अद्भुत समीकरणों के साथ कैसे प्रतिस्थापित किया जाए, जो अभी भी सभी पिछले प्रयोगों के साथ मेल खाता है, लेकिन वास्तविकता का अधिक महत्वपूर्ण प्रतिनिधित्व है। यह कल्पना करना मुश्किल है कि सोचने के तरीके को बदलने के लिए कितना आवश्यक था जब तक आप यह पता नहीं लगा लेते हैं कि नए सिद्धांत के निर्माण के दौरान सब कुछ कितना गलत हो सकता है, और गणित के साथ या पिछले प्रयोगों के साथ विरोधाभास वाले कितने अन्य समीकरण, आप कर सकते हैं। यह पेशकश करना होगा (और लोगों ने उन्हें पेशकश की)। उदाहरण के लिए, नौसिखिए भौतिकविदों का काम लगातार मेरे पास आता है, आइंस्टीन के समीकरणों को "ठीक" करने की कोशिश कर रहा है, लेकिन मैंने उनमें से किसी को आंतरिक स्थिरता के लिए अपने समीकरणों की जांच करते नहीं देखा है। यह एक बहुत ही कठिन काम है और अधिकांश सिद्धांतों की विफलता का कारण है।

लेकिन फिर ऊर्जा और संवेग का संरक्षण कैसे किया जा सकता है?

एक मिनट रुको, आप कहते हैं, जब आपका सिर अपने दिमाग के साथ आपके चारों ओर विस्फोट करने और फैलाने के लिए तैयार है (मैं खुद इस सनसनी को याद करता हूं), लेकिन ऊर्जा और गति संरक्षित होनी चाहिए! तो अलग-अलग पर्यवेक्षक उनकी बातों से असहमत कैसे हो सकते हैं?

और भी अधिक जादू है, जो संयोगवश, आइंस्टीन से पहले था। मेरा विश्वास करो, ब्रह्मांड एक बहुत, बहुत चतुर एकाउंटेंट है, और इस तथ्य के बावजूद कि विभिन्न पर्यवेक्षक किसी वस्तु या प्रणाली की वस्तुओं में उपलब्ध ऊर्जा पर सहमत नहीं होंगे, वे सभी सहमत होंगे कि यह ऊर्जा समय के साथ नहीं बदलती है। वही गति के लिए चला जाता है।

लेकिन द्रव्यमान ऊर्जा और गति से बहुत अलग है। सबसे पहले, द्रव्यमान का संरक्षण नहीं किया जाता है। प्रकृति में, कई प्रक्रियाएं होती हैं जो एक प्रणाली के कुल द्रव्यमान को बदल देती हैं: उदाहरण के लिए, एक विशाल हिग्स कण दो बड़े पैमाने पर फोटॉनों में क्षय कर सकता है। कोई समरूपता द्रव्यमान से जुड़ी नहीं है, और इसलिए नोथर के पास हमारे लिए कोई संरक्षण कानून नहीं है। दूसरे, ऊर्जा और संवेग के विपरीत, जिसका मान प्रेक्षक (विशेष रूप से, मापा वस्तुओं के संबंध में उसकी गति पर) पर निर्भर करता है, सभी पर्यवेक्षक वस्तु के द्रव्यमान m से सहमत होंगे। और यह बिल्कुल स्पष्ट नहीं है, और ऐसा होता है क्योंकि आइंस्टीन समीकरण बहुत ही चालाक तरीके से काम करते हैं।

तो हमारे पास क्या है

फिलहाल, हमारे पास कई हैं, पहली नज़र में, परस्पर विरोधी ज्ञान। हम जानते हैं कि:

• किसी पृथक भौतिक प्रणाली की ऊर्जा और गति का संरक्षण किया जाता है (किसी भी पर्यवेक्षक की कुल ऊर्जा और कुल गति समय के साथ नहीं बदलती) किसी भी पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से।
• एक-दूसरे के सापेक्ष घूमने वाले अलग-अलग पर्यवेक्षक सिस्टम की ऊर्जा और गति के मूल्यों का अलग-अलग मूल्यांकन करेंगे!
• सिस्टम बनाने वाली वस्तुओं के द्रव्यमान का योग बचाया नहीं जाता है, यह बदल सकता है।
• लेकिन सभी पर्यवेक्षक वस्तु के द्रव्यमान से सहमत होंगे।

इस सूची में दो और तथ्य और दो निष्कर्ष जोड़े जाने चाहिए:

वस्तुओं की भौतिक प्रणाली का द्रव्यमान इस प्रणाली को बनाने वाली वस्तुओं के द्रव्यमान के योग के बराबर नहीं है।

इसके बजाय, भौतिक प्रणाली का द्रव्यमान, जिसके बारे में सभी पर्यवेक्षक सहमत हैं, इसकी ऊर्जा और गति से निर्धारित होता है, और इसके समीकरण संख्या 1 के संस्करण को संतुष्ट करता है:

$$

$$(E_{system})^2 = (p_{system} c)^2 + (m_{system} c^2)^2 \qquad ( №1')$$

यह पता चलता है कि एक अतिरिक्त संरक्षण कानून की आवश्यकता नहीं है, और यद्यपि सिस्टम बनाने वाली वस्तुओं के द्रव्यमान का योग, संरक्षण नहीं किया जाता है, सिस्टम का द्रव्यमान संरक्षित किया जाता है, क्योंकि यह समीकरण नंबर 1 'से जुड़ा हुआ है और सिस्टम की ऊर्जा और गति से संरक्षित होता है।

वस्तुओं की प्रणाली का द्रव्यमान हमारी सूची में एकमात्र आइटम है जो एक साथ संरक्षित है और पर्यवेक्षकों द्वारा बहस के अधीन नहीं है।

आपको बस यह याद रखने की आवश्यकता है कि वस्तुओं का द्रव्यमान प्रणाली बनाने वाली वस्तुओं के द्रव्यमान का योग नहीं है, लेकिन समीकरण नंबर 1 'द्वारा दिया गया है।

थान इसे समझाने की कोशिश करते हैं, बस देखें कि यह कैसे काम करता है। एक ज्वलंत उदाहरण एक हजार शब्दों के लायक है। आइए एक प्रणाली के उदाहरण के रूप में लें जो सबसे फैशनेबल चीज़ है, जिसका नाम है हिग्स कण (126 GeV / l ² का द्रव्यमान होना) ), और देखें कि जब ऊपर दिए गए विभिन्न कथन दो फोटों में काम करते हैं तो कैसे काम करते हैं।

एक हिग्स कण, दो फोटॉन और तीन पर्यवेक्षक

अंजीर। 6. तीन प्रेक्षक हिग्स कण को ​​देखते हैं। उसके संबंध में, पेट्या (पीटर) नहीं चलती है, माशा (मैरी) नीचे जाती है, और कोस्त्या (क्रिस) बाईं ओर ले जाती है।

आइए देखें कि तीन अलग-अलग पर्यवेक्षकों के दृष्टिकोण से हिग्स कण दो फोटोन में कैसे घटता है। उन्हें अंजीर में दिखाया गया है। हिग्स कण के साथ 6 वे देख रहे हैं। बेशक, वे उसे आँखों से नहीं देख सकते, क्योंकि वह बहुत कम समय का है और वह बहुत छोटी है। उन्हें किसी प्रकार के वैज्ञानिक उपकरणों का उपयोग करने की आवश्यकता है। पेटिट के लिए, हिग्स कण नहीं चलता है। माशा पेटिट के सापेक्ष नीचे जाती है। कोस्त्या चाल पेटिट के सापेक्ष छोड़ दिया। तो, माशा के लिए, हिग्स कण ऊपर चला जाता है, और हड्डी के लिए - दाईं ओर। तीन पर्यवेक्षक देखते हैं कि अंजीर के अनुसार एक कण कैसे तय होता है। 7. पेट्या ने देखा कि हिग्स एक ही ऊर्जा के दो फोटोन में से एक में गिरता है, जिसमें से एक ऊपर और दूसरा नीचे जाता है। माशा देखता है कि हिग्स अलग-अलग ऊर्जाओं के दो फोटोन में घटता है, और एक ऊपर की ओर बढ़ने वाली ऊर्जा में नीचे की ओर बढ़ने वाली ऊर्जा अधिक होती है।कोस्त्या हिग्स के क्षय को दो फोटों में ऊपर और दाईं ओर नीचे की ओर देखता है। आइए गणना करें कि प्रेक्षक द्वारा हिग्स और दो फोटोन को क्या ऊर्जा और संवेग सौंपे जाते हैं, और उनमें से प्रत्येक कैसे इस निष्कर्ष पर पहुंचेंगे कि क्षय के दौरान ऊर्जा और गति का संरक्षण होता है।

हिग्स कण क्षय

सबसे पहले, हम पेटिट के दृष्टिकोण से हिग्स कण का विश्लेषण करते हैं। पेट्या हिग्स कण में (माप उपकरणों का उपयोग करके) देख रही है, और वह क्या देखती है? (पेटा जो कुछ भी देखता है, मैं उस पर पानी फेर दूंगा और फिर हम माशा और कोस्त्या की टिप्पणियों से इसकी तुलना करते हैं)। हिग्स हिलता नहीं है, इसलिए उसकी गति$$$\overline{p_0}$शून्य के बराबर है, और समीकरण संख्या 1 के अनुसार, वह अपने द्रव्यमान m = 126 GeV / c ^{2 के साथ,} ऊर्जा होगी$$$\overline{E_0} = m c^2 = 126$

अब, ऊर्जा और संवेग के संरक्षण के अनुसार, हिग्स कण से युक्त एक प्रणाली क्षय के बाद सभी ऊर्जा और संवेग का संरक्षण करेगी। और यह तब तक होगा जब तक कोई बाहरी बल हिग्स को प्रभावित नहीं करता। आप पूछ सकते हैं कि क्या हमें गुरुत्वाकर्षण के बारे में चिंता करने की ज़रूरत है, क्योंकि गुरुत्वाकर्षण एक बाहरी प्रभाव होगा जो गति को बदल सकता है। मेरा जवाब है कि हिग्स के कम समय में गुरुत्वाकर्षण का प्रभाव इतना कम होगा कि अगर मैं आपको बताऊं कि यह वास्तव में कितना छोटा है, तो आप बहुत गदगद होंगे। इसके बारे में भूल जाओ।

इसलिए, जब हिग्स का क्षय होता है, तो उसके अवशेषों को बनाने वाले कणों की ऊर्जा कुल 126 GeV होनी चाहिए, और कणों की गति (यह देखते हुए कि न केवल एक मात्रा है, बल्कि एक दिशा - एक वेक्टर भी) शून्य होगी।

दो बड़े पैमाने पर फोटॉनों जिसमें हिग्स डिकैस किसी भी दिशा में बिखर सकते हैं, लेकिन उदाहरण को सरल बनाने के लिए, कल्पना करें कि वे लंबवत रूप से बिखरते हैं - एक और दूसरा, इसे बंद करते हुए, नीचे। (थोड़ी देर बाद हम चर्चा करेंगे कि उन्हें विपरीत दिशाओं में क्यों उड़ना चाहिए)।

फोटॉन में क्या गति होती है? यह सरल है। सबसे पहले, सिस्टम की कुल गति - दो फोटॉनों की गति का योग - शून्य होना चाहिए, क्योंकि हिग्स ने क्षय (पेटिट के दृष्टिकोण से) से पहले शून्य गति प्राप्त की थी। अब प्रत्येक फोटॉन में एक निश्चित परिमाण और दिशा का आवेग होता है। कुल मिलाकर, वे शून्य को केवल एक ही तरीके से दे सकते हैं - यदि वे समान परिमाण के हों और विपरीत दिशा में हों। यदि एक ऊपर जाता है, तो दूसरा नीचे जाना चाहिए, और उनका आकार समान होना चाहिए।


अंजीर। 8: पेट्या क्या देखती है

। दूसरी बात, सिस्टम की कुल ऊर्जा दो फोटॉनों की ऊर्जा का योग है। ऐसा इसलिए है क्योंकि उनके बीच कोई अंतःक्रियात्मक ऊर्जा नहीं है (अत्यंत छोटे गुरुत्वाकर्षण आकर्षण को छोड़कर, जिसके बारे में आप भूल सकते हैं)। बेशक, चूंकि उनके पास द्रव्यमान नहीं है, तो उनकी सारी ऊर्जा गति की ऊर्जा में है। इसके अलावा, एक द्रव्यमान रहित कण के मामले में, समीकरण नंबर 1 का सुझाव है कि ई = पीसी, जहां पी गति है। इस वजह से, एक ही क्षण वाले दो फोटॉन में समान ऊर्जा होनी चाहिए। और चूंकि इन दोनों ऊर्जाओं को हिग्स कण की ऊर्जा में जोड़ना चाहिए, इसलिए प्रत्येक फोटोन की ऊर्जा हिग्स कण की आधी ऊर्जा के बराबर होनी चाहिए।

$$

$$\overline E_1 = \overline E_2 = 1/2 (126 ) = 63$$

और तब से एक द्रव्यमान रहित कण p = E / c के लिए

$$

$$\overline p_1 = 63 /c \uparrow \\ \overline p_2 = 63 /c \downarrow$$

और यह अंजीर में प्रदर्शित होता है। 8.

ऊर्जा और गति का संरक्षण किया जाता है, लेकिन द्रव्यमान नहीं है, क्योंकि फोटॉन का कोई द्रव्यमान नहीं है, और हिग्स ने किया। सिस्टम के द्रव्यमान के बारे में क्या? दो फोटॉन की प्रणाली का द्रव्यमान क्या है? अशून्य। जाहिर है कि वह क्या है। उसी तरह जैसे हिग्स स्वयं के लिए (जिसमें से पूरी प्रणाली मूल रूप से बनाई गई थी), दो फोटॉनों की एक प्रणाली में उतनी ही ऊर्जा और गति होती है जितनी हिग्स की थी:

$$

$$E_{system} = \overline E_1 + \overline E_2 = 63 + 63 = 126 \\ p_{system} = \overline p_1 \uparrow + \overline p_2 \downarrow = 63 /c \uparrow + 63 /c \downarrow = 0$$

और पेटिट के लिए $$$p_{system} = 0$ ।

$$

$$m_{system} = E_{system} / c^2 = 126 /c^2$$

वह हिग्स मास है। अपेक्षा के अनुसार, प्रणाली का द्रव्यमान क्षय के दौरान नहीं बदला।

वह प्रेक्षक जिसके लिए हिग्स ऊपर जाता है

माशा पेटा के संबंध में नीचे जाती है, इसलिए उसके दृष्टिकोण से, पेट्या और हिग्स ऊपर जाते हैं। मान लीजिए कि हिग्स v = 0.8 s की गति से चलता है, अर्थात इसके सापेक्ष प्रकाश की गति का 4/5 भाग। पेट्या के विपरीत, माशा के दृष्टिकोण से, हिग्स में एक गैर-शून्य गति है, और फोटॉनों की गति परिमाण में भिन्न होती है, लेकिन फिर भी बहुआयामी है - जिसके परिणामस्वरूप उनके क्षण का योग गैर-शून्य होगा।


अंजीर। 9: माशा हिग्स कण के क्षय को कैसे देखती है।

माशा के दृष्टिकोण से, हिग्स और दो फोटॉनों की गणना किस गति और ऊर्जा से की जाती है? ऐसा करने के लिए, हमें सरल आइंस्टीन समीकरणों के एक और सेट की आवश्यकता है। मान लीजिए, एक निश्चित पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से, वस्तु की गति पी और ऊर्जा ई है। फिर, वस्तु की दिशा में गति वी के साथ चल रहे एक अन्य पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से (या इसके खिलाफ), वस्तु की गति और ऊर्जा निम्नानुसार व्यक्त की जाएगी:

$$

$$p = γ (\overline p+ v \overline E/c^2) \qquad ( №3) \\ E = γ (\overline E + v \overline p) \qquad ( №4)$$

जहां γ एक और पाइथोगोरियन समीकरण को संतुष्ट करता है:

$$

$$1 = v^2/c^2 + 1/γ^2 \qquad ( №5)$$

आइंस्टीन के अनुसार। यह हमें पेट्या को देखने और माशा को देखने वाले (या गति वी के साथ चलने वाले किसी भी अन्य पर्यवेक्षक) के बीच रूपांतरण करने की अनुमति देता है। जो हम पाते हैं वह चित्र में दिखाया गया है। 9.

पेटा के साथ माशा की टिप्पणियों की तुलना करने के लिए, हमें v और ’s की आवश्यकता है। मेरा तर्क है कि यदि v = 4/5 c, तो / = 5/3।

समीकरण संख्या 5: 1 = (4/5) 2 + (3/5) 2 = 16/25 + 9/25 = 25/25 का उपयोग करके जाँच करें

कि पेटीज हिग्स में कहता है$$$p_0=0, E_0=126$ ।माशा के बारे में क्या? वह कहती है कि:

$$

$$p_0 = γ v \overline E_0 = (5/3) (4/5) \overline E_0 = 168 /c \uparrow \\ E_0 = γ \overline E_0 = (5/3) \overline E_0 = 210$$

पेट्या का दावा है कि दो फोटॉन $$$\overline E_1 = \overline E_2 = 63$, और उनमें से प्रत्येक के लिए ई = पी सी। अब हम गणना कर सकते हैं कि माशा समीकरण नंबर 4 और नंबर 4 का उपयोग करके क्या देखता है।

$$

$$E_1= γ (1+v) \overline E_1 = 189 , p_1 = E_1/c \uparrow$$

$$

$$E_2= γ (1-v) \overline E_2= 21 , p_2 =E_2/c \downarrow$$

यह काम करता है! मैरी के दृष्टिकोण से भी ऊर्जा का संरक्षण किया जाता है

$$

$$E_0 = 210 \\ E_1 + E_2 = (189 + 21) = 210$$

आवेग भी बचाया जाता है:

$$

$$p_0 = 168 /c \uparrow \\ p_1 + p_2 = 189 /c \uparrow + 21 /c \downarrow = (189 – 21) /c \uparrow = 168 /c \uparrow$$

क्षय से पहले और बाद में प्रणाली का द्रव्यमान हिग्स द्रव्यमान से पहले और बाद में क्षय होता है

$$

$$E_system = 210 \\ p_system = 168 /c \uparrow$$

जो, समीकरण नंबर 1 'के अनुसार, सिस्टम के द्रव्यमान को वापस लाता है $$$126 /c^2$ पेटिट के साथ के रूप में, क्योंकि

$$

$$210^2 = 168^2 + 126^2$$

प्रेक्षक, जिस दृष्टिकोण से हिग्स दाईं ओर बढ़ता है

हड्डियों के साथ हमारे पास क्या है? कोस्त्या पेटी के लिए बाएं रिश्तेदार के पास जाता है, उदाहरण के लिए, v = 4/5 सेकेंड की गति से, ताकि हिग्स (और पेट्या) वी = 4/5 सेकेंड की गति से कोस्त्या के संबंध में दाईं ओर जाएं। माशा के लिए हमने जो गणना की थी वही गणना हिग्स ऊर्जा को दर्शाती है$$$E_0 = 210 GeV और p_0 = 168 GeV$ लेकिन, माशा के विपरीत, जिनके लिए हिग्स ऊपर की ओर बढ़ता है, कोस्त्या के लिए हिग्स आवेग को दाईं ओर निर्देशित किया जाता है। यह अंजीर में दिखाया गया है। 10।


अंजीर। 10

हिग्स दो फोटोन में बदल जाता है। यदि पेट्या के दृष्टिकोण से फोटोन ऊपर और नीचे की ओर बढ़ते हैं, तो कोस्त्या के लिए, जो हिग्स और पेट्या को दाईं ओर देखता है, एक फोटॉन दाईं ओर बढ़ता है और दूसरा दाईं ओर बढ़ता है। तब उनके पास क्या आवेग और ऊर्जा होगी?

समीकरण नंबर 4 और नंबर 5 के माध्यम से हम यह नहीं जानते हैं, क्योंकि वे ऐसे मामलों के लिए अभिप्रेत हैं जब कण और प्रेक्षक एक ही दिशा में चलते हैं। हमारे मामले के लिए, समीकरण निम्नानुसार होंगे:

$$

$$\ updownarrow p = \ updownarrow \ overline p \\ \ leftrightarrow p = left ([\ leftrightarrow \ overline p] + v \ overline E / c ^ 2) \\ E = γ (\ overline E + v [\ leftrightarrow] overline p])$$

ये समीकरण सरल प्रतीत होंगे, क्योंकि वे पेटिट के दृष्टिकोण से, p में बाएं से दाएं जाने वाला घटक नहीं है, और संपूर्ण नाड़ी ऊपर या नीचे जाती है। तो कोस्त्या ने हिग्स के लिए निम्नलिखित मान देखे:

$$

$$\ updownarrow p_0 = \ updownarrow \ overline p_0 = 0 \\ \ leftrightarrow p_0 = γ v \ overline {E_0} / c ^ 2 = (5/3) (4/5) 126 GeV / c = 168 GeV / c \ _ rightarrow \\ E = γ \ overline {E_0} = (5/3) 126 GeV = 210 GeV$$

और फोटॉन ऊपर जा रहा है

$$

$$\ updownarrow p_0 = \ updownarrow \ overline p_1 = 63 GeV / c \ uparrow \\ \ leftrightarrow p_0 = row v \ overline {E_1} = (5/3) (4/5) 63 GeV / c = 84 GeV / c \ rightarrow \\ E = γ \ overline {E_0} = (5/3) 63 GeV = 105 GeV$$

दूसरे फोटॉन के लिए, सूत्र समान हैं, केवल इसका ऊर्ध्वाधर घटक नीचे की ओर निर्देशित है। ध्यान दें कि दोनों फोटोन ई = पीसी के लिए, पाइथागोरस प्रमेय के अनुसार प्रत्येक दालों के लिए आकार पी के लिए, अंजीर में इनसेट के अनुसार। 10

$$

$$p_1 ^ 2 = (\ uparrow p_1) ^ 2 + (\ rightarrow p_1) ^ 2 \\ या \\ (105 GeV / c) ^ 2 = (63 GeV / c) ^ 2 + (84 GeV / c) ^ ^ 2$$

और फिर, पेट्या और माशा की तुलना में, कोस्त्या ने ऊर्जा और गति के अन्य मूल्यों का अवलोकन किया। लेकिन कोस्त्या के लिए, ऊर्जा और गति अभी भी संरक्षित हैं। कोस्त्या ने यह भी देखा कि दो फोटॉनों के साथ एक प्रणाली का द्रव्यमान हिग्स द्रव्यमान के साथ मेल खाता है। क्यों? सिस्टम की गति का कुल ऊर्ध्वाधर हिस्सा शून्य है, यह पारस्परिक रूप से नष्ट हो गया है। सिस्टम पल्स का क्षैतिज भाग 168 GeV / s है। प्रणाली की कुल ऊर्जा 210 GeV है। यह वही है जैसा माशा ने देखा था, सिवाय इसके कि उसकी प्रणाली की गति बढ़ गई थी, न कि दाईं ओर। लेकिन नाड़ी की दिशा समीकरण नंबर 1 को प्रभावित नहीं करती है। ' केवल इसकी विशालता वहां एक भूमिका निभाती है। तो, माशा की तरह, कोस्त्या देखता है कि दो प्रोटॉन की प्रणाली का द्रव्यमान है $$$126 GeV / c ^ 2$ प्राथमिक हिग्स कण के द्रव्यमान के बराबर।

परिणाम

इसलिए हम देखते हैं कि तीन अलग-अलग पर्यवेक्षक क्या देख रहे हैं। उनके अवलोकन:

• हिग्स ऊर्जा और गति क्या है, इसके बारे में अलग-अलग हैं
• दोनों फोटॉनों की ऊर्जा और गति के संदर्भ में भिन्नता,
• क्षय के दौरान ऊर्जा और गति के संरक्षण पर सहमत,
• इसलिए, वे सहमत हैं कि प्रणाली का द्रव्यमान संरक्षित है,
• सहमत हैं कि प्रणाली का द्रव्यमान 126 GeV / c ^{2 है} ,
• और इसके अलावा, कि सिस्टम के पिंडों के द्रव्यमान का योग संरक्षित नहीं है, लेकिन 126 GeV / c ² से घटकर शून्य हो जाता है।

और यह कोई संयोग नहीं है। पिछले प्रयोगों से आइंस्टीन को पता था कि ऊर्जा और गति का संरक्षण किया जाता है, इसलिए उन्होंने दुनिया की इस विशेषता को संरक्षित करने वाले समीकरणों को खोजा और पाया। इस प्रक्रिया में, उन्होंने पाया कि सिस्टम के द्रव्यमान को समीकरण नंबर 1 'को संतुष्ट करना होगा।

बोनस: इसका उपयोग हिग्स कण की खोज में कैसे किया जाता है

वैज्ञानिकों:

• प्रोटॉन टकरावों का निरीक्षण करें, जिसके परिणामस्वरूप दो फोटॉन पैदा होते हैं;
• दो फोटॉनों की एक प्रणाली के द्रव्यमान की गणना करें (तकनीकी शब्दजाल में इसे फोटॉनों की जोड़ी का व्युत्क्रम द्रव्यमान कहा जाता है)।

जब एक प्रयोग के परिणामस्वरूप, एक हिग्स कण दो फोटॉनों में परिवर्तित हो जाता है, तो कोई फर्क नहीं पड़ता कि कण किस दिशा में और किस गति से प्रयोगशाला के संबंध में गति करता है, दो फोटोन की प्रणाली जिसमें वह विलयन होता है, हमेशा द्रव्यमान के बराबर द्रव्यमान होगा हिग्स कण जो उन्हें उत्पन्न करते हैं! इसलिए, यादृच्छिक प्रक्रियाओं के विपरीत, जिसके परिणामस्वरूप यादृच्छिक द्रव्यमान के दो फोटॉन की एक प्रणाली होती है, हिग्स कण हमेशा एक ही द्रव्यमान के दो फोटॉन की एक प्रणाली उत्पन्न करेंगे। इसलिए, यदि हिग्स कण प्रयोग के परिणामों में दिखाई देते हैं, और यदि वे कभी-कभी दो फोटोन में क्षय करते हैं, तो हम हिग्स के एक शिखर को देखेंगे जो अन्य यादृच्छिक प्रक्रियाओं से चिकनी पृष्ठभूमि से ऊपर उठता है। और इसलिए यह एलएचसी पर प्रयोग में हुआ!