Em física, uma partícula é chamada ultra-relativística quando sua velocidade é muito próxima da velocidade da luz . A notação comumente usada é ou ou onde o fator de Lorentz, e c a velocidade da luz.
A energia de uma partícula ultra-relativística é quase completamente devido à sua energia cinética . A energia total também pode ser aproximado como onde é o momentum invariante de Lorentz.
Isto pode resultar da manutenção da massa fixa e do aumento da energia cinética para valores muito grandes ou da manutenção da energia fixa e encolhendo a massa para valores muito pequenos, o que também implica uma muito grande. Partículas com massa muito pequena não precisam de muita energia para viajar a uma velocidade próxima de c. Este último é usado para derivar órbitas de partículas sem massa, como o fóton daquelas de partículas massivas (cf. problema de Kepler na relatividade geral).
Aproximações ultrarelativísticas
Abaixo estão algumas aproximações ultrarelativísticas quando . A rapidez é denotada :
Movimento com aceleração própria constante: , onde é a distância percorrida, é a aceleração própria (com ), é o tempo próprio, e a viagem começa em repouso e sem mudar a direção da aceleração (ver aceleração própria para mais detalhes). Colisão de alvo fixa com movimento ultrarelativístico do centro de massa: onde e são energias da partícula e do alvo, respectivamente (então ), e é energia no referencial do centro de massa.
Precisão da aproximação
Para cálculos da energia de uma partícula, o erro relativo do limite ultrarelativístico para uma velocidade é aproximadamente %, e para é de apenas %. Para partículas tais como os neutrinos, cujo (fator de Lorentz) geralmente está acima de ( praticamente indistinguível de ), a aproximação é essencialmente exata.
Outros limites
O caso oposto () é a assim chamada partícula clássica, onde sua velocidade é muito menor que . Sua energia cinética pode ser aproximada pelo primeiro termo da série binomial :
Ver também
Partícula relativística Mecânica clássica Relatividade restrita Ultraimpulso de Aichelburg–Sexl
Categoria:Relatividade especial
en:Ultrarelativistic limit