И.П. Попов1

1 Курганский государственный университет (г. Курган, Россия)

Постановка проблемы. На сегодняшний день во многих областях научной и практической деятельности необходимо учитывать релятивистские поправки при движении двух исследуемых объектов навстречу друг другу, что имеет место как в отношении астрономических объектов, так и в отношении квантовых частиц, в том числе в коллайдерах – ускорителях заряженных частиц на встречных пучках. При встречных релятивистских движениях относительная скорость не совпадает со скоростью сближения. Учет одной лишь относительной скорости ограничивает использование исследовательских средств и методов. В отличие от относительной скорости, определяемой в соответствии с релятивистской формулой сложения скоростей, скорость сближения неускоренных объектов рассчитывактся как отношение расстояния между ними ко времени его преодоления.

Цель. Провести анализ многообразия релятивистской скорости сближения объектов в зависимости от выбора инерциальных систем отсчета на основе данных Большого адронного коллайдера (БАК).

Результаты. Показано, что в лабораторной системе отсчета в БАК скорость сближения протонов почти в два раза выше скорости света. Установлено, что в системах отсчета, связанных с движущимися протонами, в зависимости от вариантов релятивистского преобразования отрезков длин и интервалов времени максимальная скорость сближения протонов составляет 1,1·108с, а минимальная – 1,2 м/с. Доказано в соответствии с методикой, основанной на релятивистской формуле сложения скоростей, скорость сближения в системах отсчета, связанных с движущимися протонами, почти равна скорости света. При этом скорость сближения становится равной относительной скорости, что не следует рассматривать в качестве обобщения на релятивистскую механику правила классической механики о неразличимости этих скоростей.

Практическая значимость. Полученные результаты могут использоваться при оценке скоростей сближения астрономических объектов, включая Землю и астероиды, а также позволяют существенно расширить вариативность гипотез при обработке массивов экспериментальных данных, полученных на ускорителях элементарных частиц, включая БАК.

Попов И.П. Анализ многообразия релятивистской скорости сближения объектов на основе данных Большого адронного коллайдера // Нелинейный мир. 2023. Т. 21. №1. С. 27-35. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700970-202301-04

1. Попов И.П. Групповая скорость волнового пакета, образованного двумя свободными идентичными частицами с разными нерелятивистскими скоростями // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2015. № 3(35). С. 69–72.
2. Дрёмин И.М. Физика на Большом адронном коллайдере // Успехи физических наук. 2009. Т. 179. № 6. С. 571–579.
3. Camattari R., Bandiera L., Bagli E., Mazzolari A., Sytov A., Guidi V., Romagnoni M., Haaga S., Kabukcuoglu M., Danilewsky A., Hänschke D., Baumbach T., Bode S., Bellucci V., Cavoto G. X-ray characterization of self-standing bent si crystal plates for Large Hadron Collider beam extraction // Journal of Applied Crystallography. 2020. V. 53. № 2. P. 486-493. DOI: 10.1107/S1600576720002800.
4. Bally B., Bender M., Giacalone G., Somà V. Evidence of the triaxial structure of XE 129 at the Large Hadron Collider // Physical Review Letters. 2022. V. 128. № 8. P. 082301. DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.082301.
5. Бредов М.М., Румянцев В.В., Топтыгин И.Н. Классическая электродинамика. М.: Наука. Глав. Ред. физ-мат. лит. 1985. 400 с.
6. Cannoni M. Lorentz invariant relative velocity and relativistic binary collisions // International Journal of Modern Physics A. 2017. V. 32. № 2-3. P. 1730002. DOI: 10.1142/S0217751X17300022.
7. Секерин В.И. Подчинение движения электромагнитного излучения (света) классическому закону сложения скоростей // Инженерная физика. 2015. № 5. С. 46-48.
8. Семиков С.А. Об экспериментальной проверке баллистической теории света // Вестник Нижегородского университета им. Н.И. Лобачевского. 2013. № 4-1. С. 56-63.
9. Векленко Б.А. Энергия, информация и запредельные скорости в квантовой электродинамике // Светотехника. 2020. № 2. С. 67-71.
10. Кузнецов А.М., Романов А.А. Методика обработки коллизий радиотехнических сигналов АИС на борту космического аппарата // Нелинейный мир. 2015. Т. 13. № 4. С. 35–42.
11. Семиков С.А. Природа эффекта Барра и аномальных эксцентриситетов экзопланет // Нелинейный мир. 2016. Т. 14. № 2. С. 3–37.
12. Сазанов А.А. Релятивистская поправка к закону гравитации Ньютона // Нелинейный мир. 2011. Т. 9. № 3. С. 168-183.
13. Подосенов С.А., Джэйков Фоукзон, Потапов А.А. Задача Белла и исследование электронных сгустков в линейных коллайдерах // Нелинейный мир. 2009. Т. 7. № 8. С. 612–621.
14. Сазанов А.А. Общая причина эффектов Эйнштейна и Доплера // Нелинейный мир. 2011. Т. 9. № 4. С. 255-270.
15. Fiaschi J., Giuli F., Hautmann F., Moretti S. Enhancing the Large Hadron Collider sensitivity to charged and neutral broad resonances of new gauge sectors // Journal of High Energy Physics. 2022. V. 2022. № 2. Р. 16. DOI: 10.1007/JHEP02(2022)179.
16. Stakia A., Held A., Dorigo T., de Castro P., Strong G.C., Banelli G., Liew S.P., Weiler A., Bortoletto D., Tosciri C., Casa A., Kotkowski G., Menardi G., Scarpa B., Delaere C., Giammanco A., Maltoni F., Saggio A., Vischia P., Donini J., et al. Advances in multi-variate analysis methods for new physics searches at the Large Hadron Collider // Reviews in Physics. 2021. V. 7. P. 100063. DOI: 10.1016/j.revip.2021.100063.
17. Lechner A., Bélanger P., Efthymiopoulos I., Grob L., Lindstrom B., Schmidt R., Wollmann D. Dust-induced beam losses in the cryogenic arcs of the Cern Large Hadron Collider // Physical Review Accelerators and Beams. 2022. V. 25. № 4. P. 041001. DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.25.041001.
18. Dahbi S.-E., Choma J., Mokgatitswane G., Ruan X., Lieberman B., Mellado B., Celik T. Machine learning approach for the search of resonances with topological features at the Large Hadron Collider // International Journal of Modern Physics A. 2022. V. 37. № 3. P. 21502419. DOI: 10.1142/S0217751X21502419.
19. Bai W., Reno M.H., Diwan M., Garzelli M.V., Jeong Y.S. Far-forward neutrinos at the Large Hadron Collider // Journal of High Energy Physics. 2020. V. 2020. № 6. P. 32. DOI: 10.1007/JHEP06(2020)032.
20. Gorzawski A., Abramov A., Bruce R., Fuster-Martinez N., Krasny M., Molson J., Redaelli S., Schaumann M. Collimation of partially stripped ions in the Cern Large Hadron Collider // Physical Review Accelerators and Beams. 2020. V. 23. № 10. P. e101002. DOI: 10.1103/PhysRevAccelBeams.23.101002.
21. Philipp D., Hackmann E., Lämmerzahl C., Müller J. Relativistic geoid: gravity potential and relativistic effects // Physical Review D. 2020. V. 101. № 6. P. 064032. DOI: 10.1103/PhysRevD.101.064032.
22. Martín-Martínez E., Rodriguez-Lopez P. Relativistic quantum optics: the relativistic invariance of the light-matter interaction models // Physical Review D. 2018. V. 97. № 10. P. 105026. DOI: 10.1103/PhysRevD.97.105026.
23. Fukue J. Radiatively driven relativistic spherical winds under relativistic radiative transfer // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2018. V. 476. № 2. P. 1840-1848. DOI: 10.1093/MNRAS/STY358.
24. Anantua R., Tchekhovskoy A., Blandford R. Multiwavelength observations of relativistic jets from general relativistic magnetohydrodynamic simulations // Galaxies. 2018. V. 6. № 1. P. 31. DOI: 10.3390/galaxies6010031.