The solution at revision #15387 of , by emixter. This is not the current version.

Условие

14.2.3. Хотя время жизни неподвижного -мезона мало — около с, -мезоны, рожденные космическими лучами на высоте 30 км, достигают поверхности Земли. Определите верхний предел разницы между скоростью света и скоростью -мезонов.

Решение

Если бы -мезон летел без учёта релятивистского эффекта замедления времени, то за время своей жизни он успел бы пролететь максимум:

м

и это притом, что летит со скоростью света.

Из-за релятивистского замедления времени все физические процессы в движущейся системе отсчёта замедляются по отношению к наблюдателю в неподвижной системе. Поэтому благодаря замедлению времени -мезоны живут дольше с точки зрения земного наблюдателя:

с

Чтобы -мезон успел пролететь км, он должен быть ультрарелятивистским ():

Подставим формулу для :

с

Возведя в квадрат выражение, получим:

Опять же, для верхней оценки скорости будем считать, что , тогда:

Для разности скоростей получим:

Подставив численные значения величин, получим:

мс

Чтобы -мезоны успели с высоты 30 км достичь Земли, их скорость должна отличаться от скорости света не больше чем на ~ 60 км/с, это всего лишь 0,02 % от скорости света.

P.S. В ответе задачника опечатка.

Ответ

мс