¿Posibles cambios en la frecuencia de rotación de un quark dentro de un protón cuando está involucrada la relatividad especial?
Basta pensar en la rotación del quark dentro de un protón como el número de veces que toma la posición más alta en un círculo imaginario, es decir, 90 grados (arriba) hasta el centro de masa del protón. Ahora, empujemos el protón para que alcance una velocidad relativista. El quark debe oscilar alrededor del centro del protón y, al hacerlo, describe un camino. Si recoge la velocidad del centro de masa que está en traslación relativista (dirección correcta), el quark tiene que agregar también la parte rotacional a su movimiento. Desde el FoR del quark, el tiempo corre más lento pero lo miramos desde el FoR de un punto estacionario. El camino hecho por el quark debe ser como una hélice (que parece un resorte). Entonces, como la longitud de la hélice es más larga que la línea recta formada por el centro de masa (CoM), por supuesto, la velocidad del quark es mayor que la velocidad del CoM. Entonces, cuando CoM tiene una velocidad de 0.99c, el quark tiene que tener más que eso. La velocidad de rotación es una cantidad que desde el FoR de un punto estacionario debería ser la misma pero si la velocidad del CoM aumenta, la suma de estas dos velocidades no debería llegar a c. Pero parece que debería ser así a menos que la velocidad de rotación del quark disminuya.
Respuestas
Basta pensar en la rotación del quark dentro de un protón como el número de veces que toma la posición más alta en un círculo imaginario, es decir, 90 grados (arriba) hasta el centro de masa del protón. Ahora, empujemos el protón para que alcance una velocidad relativista. El quark debe oscilar alrededor del centro del protón y, al hacerlo, describe un camino. Si recoge la velocidad del centro de masa que está en traslación relativista (dirección correcta), el quark tiene que agregar también la parte rotacional a su movimiento. Desde el FoR del quark, el tiempo corre más lento pero lo miramos desde el FoR de un punto estacionario. El camino hecho por el quark debe ser como una hélice (que parece un resorte). Entonces, como la longitud de la hélice es más larga que la línea recta formada por el centro de masa (CoM), por supuesto, la velocidad del quark es mayor que la velocidad del CoM. Entonces, cuando CoM tiene una velocidad de 0.99c, el quark tiene que tener más que eso. La velocidad de rotación es una cantidad que desde el FoR de un punto estacionario debería ser la misma pero si la velocidad del CoM aumenta, la suma de estas dos velocidades no debería llegar a c. Pero parece que debería ser así a menos que la velocidad de rotación del quark disminuya.
Entonces podemos concluir que la velocidad de rotación de un quark acelerado linealmente disminuye.
También disminuye la velocidad de rotación de un ventilador dentro de una nave espacial en aceleración. Y la velocidad de rotación de un minutero de un reloj anticuado acelerado disminuye.
Sabemos cuánto disminuye la velocidad de rotación de la manecilla del reloj, ¿no es así? A una velocidad lineal de 0,87, el minutero tarda dos minutos en dar una vuelta.
En aras de la simplicidad, he asumido que todas las rotaciones son transversales al movimiento lineal.