Sinov zarrasi

Fizik nazariyalarda sinov zarrasi yoki sinov zaryadi fizik xossalari (odatda massasi, zaryadi yoki oʻlchami) ahamiyatsiz deb hisoblangan obyektning ideallashtirilgan modeli boʻlib, oʻrganilayotgan xususiyat bundan mustasno. Sinov zarrasi tushunchasi koʻpincha muammolarni soddalashtiradi va fizik hodisalar uchun yaxshi yaqinlikni taʼminlaydi. Tizimning dinamikasini maʼlum chegaralarda soddalashtirishda foydalanishdan tashqari, u fizik jarayonlarni kompyuter simulyatsiyalarida diagnostika sifatida ham qoʻllash imkonini beradi.

Klassik Gravitatsiya

Sinov zarrachasini qoʻllash uchun eng oson holat Nyuton gravitatsiya kuchida yuzaga keladi. Har qanday ikkita nuqtaviy massasi $m_{1}$ va $m_{2}$boʻlgan 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 boʻlgan 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 oʻtadigan yoʻnalishdagi 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 oʻzgaruvchini oʻz ichiga oladi, buning uchun yechimni osonroq hisoblash mumkin. Ushbu yondashuv koʻplab amaliy muammolarga, masalan, massasi Yernikiga nisbatan juda kichik boʻlgan sunʼiy yoʻldoshlarning orbitalariga juda yaxshi yaqinlik beradi.

Elektrostatika

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

Klassik gravitatsiya holatiga oʻxshab, 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 koʻpaytirish $q_{\textrm {test}}$ maydon tomonidan sinov zaryadiga taʼsir qiladigan elektr kuchini (Kulon qonuni) beradi. Eʼtibor bering, kuch ham, elektr maydoni ham vektor miqdorlaridir, shuning uchun musbat sinov zaryadiga elektr maydoni yoʻnalishi boʻyicha kuch taʼsir 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 koʻra, tortishish maydoni nafaqat tortishish boʻlmagan massa energiyasini taqsimlash, balki impuls va mexanik kuchlanishni taqsimlash (masalan, mukammal suyuqlikdagi bosim, yopishqoq stresslar) bilan ham lokal ravishda bogʻlangan.

Vakuum eritmasi yoki elektrovakuum eritmasidagi sinov zarralari boʻlsa, bu sinov zarrachalarining kichik bulutlari (aylanayotgan yoki aylanmaydigan) tomonidan sodir boʻlgan toʻlqin tezlashishiga qoʻshimcha ravishda, aylanadigan sinov zarralari aylanish natijasida qoʻshimcha tezlashuvlarga duch kelishi mumkinligini anglatadi.

Yana qarang

• Nuqtaviy zarra
• Nuqtaviy zaryad