Possibili modifiche alla frequenza di rotazione di un quark all'interno di un protone quando è coinvolta la relatività speciale?
Basti pensare alla rotazione del quark all'interno di un protone come il numero di volte che assume la posizione più alta su un cerchio immaginario, cioè 90 gradi (in alto) rispetto al centro di massa del protone. Ora spingiamo il protone a raggiungere una velocità relativistica. Il quark deve oscillare attorno al centro del protone e così facendo descrive un percorso. Se raccoglie la velocità del centro di massa che è in traslazione relativistica (verso destra) il quark deve aggiungere anche la parte rotazionale al suo movimento. Dalla FoR del quark, il tempo scorre più lentamente ma lo guardiamo dalla FoR di un punto stazionario. Il percorso tracciato dal quark dovrebbe essere come un'elica (simile a una molla). Quindi, poiché la lunghezza dell'elica è maggiore della linea retta tracciata dal centro di massa (CoM), ovviamente la velocità del quark è maggiore della velocità del CoM. Quindi, quando CoM ha velocità 0,99c, il quark deve averne di più. La velocità di rotazione è una quantità che dalla FoR di un punto stazionario dovrebbe essere la stessa ma se la velocità del CoM aumenta la somma di queste due velocità non dovrebbe raggiungere c. Ma sembra che dovrebbe essere così a meno che la velocità di rotazione del quark non diminuisca.
Risposte
Basti pensare alla rotazione del quark all'interno di un protone come il numero di volte che assume la posizione più alta su un cerchio immaginario, cioè 90 gradi (in alto) rispetto al centro di massa del protone. Ora spingiamo il protone a raggiungere una velocità relativistica. Il quark deve oscillare attorno al centro del protone e così facendo descrive un percorso. Se raccoglie la velocità del centro di massa che è in traslazione relativistica (verso destra) il quark deve aggiungere anche la parte rotazionale al suo movimento. Dalla FoR del quark, il tempo scorre più lentamente ma lo guardiamo dalla FoR di un punto stazionario. Il percorso tracciato dal quark dovrebbe essere come un'elica (simile a una molla). Quindi, poiché la lunghezza dell'elica è maggiore della linea retta tracciata dal centro di massa (CoM), ovviamente la velocità del quark è maggiore della velocità del CoM. Quindi, quando CoM ha velocità 0,99c, il quark deve averne di più. La velocità di rotazione è una quantità che dalla FoR di un punto stazionario dovrebbe essere la stessa ma se la velocità del CoM aumenta la somma di queste due velocità non dovrebbe raggiungere c. Ma sembra che dovrebbe essere così a meno che la velocità di rotazione del quark non diminuisca.
Quindi possiamo concludere che la velocità di rotazione di un quark accelerato linearmente diminuisce.
Anche la velocità di rotazione di un ventilatore all'interno di un'astronave in accelerazione diminuisce. E la velocità di rotazione di una lancetta dei minuti di un orologio vecchio stile accelerato diminuisce.
Sappiamo quanto diminuisce la velocità di rotazione della lancetta dell'orologio, no? Alla velocità lineare 0,87, la lancetta dei minuti impiega due minuti per eseguire un giro.
Per semplicità ho assunto che tutte le rotazioni siano trasversali al movimento lineare.