Sinov zarrasi

Fizik nazariyalarda sinov zarrasi yoki sinov zaryadi fizik xossalari (odatda massasi, zaryadi yoki o'lchami ) ahamiyatsiz deb hisoblangan obyektning ideallashtirilgan modeli bo'lib, o'rganilayotgan xususiyat bundan mustasno. Sinov zarrasi tushunchasi ko'pincha muammolarni soddalashtiradi va fizik hodisalar uchun yaxshi yaqinlikni ta'minlaydi. Tizimning dinamikasini ma'lum chegaralarda soddalashtirishda foydalanishdan tashqari, u fizik jarayonlarni kompyuter simulyatsiyalarida diagnostika sifatida ham qo'llash imkonini beradi.

Klassik Gravitatsiya

Sinov zarrachasini qo'llash uchun eng oson holat Nyuton gravitatsiya kuchida yuzaga keladi. Har qanday ikkita nuqtaviy massasi $m_{1}$ va $m_{2}$bo'lgan jismlar orasidagi tortishish kuchining umumiy ifodasi:

$F=-G{\frac {m_{1}m_{2}}{|\mathbf {r} _{1}-\mathbf {r} _{2}|^{2}}}$ ,

Bu yerda ${\displaystyle \mathbf {r} _{1}}$ va ${\displaystyle \mathbf {r} _{2}}$ har bir zarrachaning fazodagi holatini ifodalaydi. Ushbu tenglamaning umumiy yechimida ikkala massa ham R massa markazi atrofida aylanadi, bu aniq holatda:

$\mathbf {R} ={\frac {m_{1}\mathbf {r} _{1}+m_{2}\mathbf {r} _{2}}{m_{1}+m_{2}}}$

Massalardan biri ikkinchisidan ancha katta bo'lgan holatda (${\displaystyle m_{1}\gg m_{2}}$), kichikroq massa gravitatsiyaviy maydonda sinov zarrasi sifatida harakat qiladi deb taxmin qilish mumkin. Kattaroq massa, esa deyarli tezlashmaydi. Biz tortishish maydonini quyidagicha belgilashimiz mumkin

$\mathbf {g} (r)=-{\frac {Gm_{1}}{r^{2}}}{\hat {r}}$ ,

$r$ massiv obyekt va sinov zarrasi orasidagi masofa sifatida, va ${\hat {r}}$ massiv obyektdan sinov massasiga o'tadigan yo'nalishdagi birlik vektori. Newtonning ikkinchi harakat qonuni kichikroq massaga kamayadi

$\mathbf {a} (r)={\frac {F}{m_{2}}}{\hat {r}}=\mathbf {g} (r)$ ,

va shuning uchun faqat bitta o'zgaruvchini o'z ichiga oladi, buning uchun yechimni osonroq hisoblash mumkin. Ushbu yondashuv ko'plab amaliy muammolarga, masalan, massasi Yernikiga nisbatan juda kichik bo'lgan sun'iy yo'ldoshlarning orbitalariga juda yaxshi yaqinlik beradi.

Elektrostatika

Elektr maydonlari bilan simulyatsiya qilishda sinov zarrasining eng muhim xususiyatlari uning elektr zaryadi va massasidir. Bunday vaziyatda u ko'pincha sinov zaryadi deb ataladi.

Klassik gravitatsiya holatiga o'xshab, nuqtaviy zaryad q tomonidan hosil qilingan elektr maydoni bilan belgilanadi

${\textbf {E}}=k{\frac {q}{r^{2}}}{\hat {r}}$ ,

Bu yerda k - Kulon doimiysi .

Ushbu maydonni sinov zaryadi bilan ko'paytirish $q_{\textrm {test}}$ maydon tomonidan sinov zaryadiga ta'sir qiladigan elektr kuchini (Kulon qonuni) beradi. E'tibor bering, kuch ham, elektr maydoni ham vektor miqdorlaridir, shuning uchun musbat sinov zaryadiga elektr maydoni yo'nalishi bo'yicha kuch ta'sir qiladi.

Umumiy nisbiylik nazariyasi

Gravitatsiyaning metrik nazariyalarida, xususan, umumiy nisbiylik nazariyalarida sinov zarrasi massasi shunchalik kichikki, u atrofdagi gravitatsiyah maydonini sezilarli darajada kichik obyektning ideallashtirilgan modelidir.

Einstein maydon tenglamalariga ko'ra, tortishish maydoni nafaqat tortishish bo'lmagan massa energiyasini taqsimlash, balki impuls va mexanik kuchlanishni taqsimlash (masalan, mukammal suyuqlikdagi bosim, yopishqoq stresslar) bilan ham lokal ravishda bog'langan.

Vakuum eritmasi yoki elektrovakuum eritmasidagi sinov zarralari bo'lsa, bu sinov zarrachalarining kichik bulutlari (aylanayotgan yoki aylanmaydigan ) tomonidan sodir bo'lgan to'lqin tezlashishiga qo'shimcha ravishda, aylanadigan sinov zarralari aylanish natijasida qo'shimcha tezlashuvlarga duch kelishi mumkinligini anglatadi.

Shuningdek qarang

• Nuqtaviy zarra
• Nuqtaviy zaryad