Июнь 1939 - сооружение под руководством Дибнера первой в Германии реакторной сборки на полигоне Куммерсдорф в Готтове под Берлином Рождение новых частиц происходит в результате преобразования кинетических энергий взаимодействующих (сталкивающихся) частиц. Чем больше масса частицы, которую необходимо получить в столкновении, тем больше должна быть энергия сталкивающихся частиц.

Основные соотношения релятивистской физики

Преобразование Лоренца.
    Математическую основу теории относительности составляют преобразования Лоренца координат x, y, z и времени t, при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой инерциальной системе. Если система (x',y',z') движется со скоростью v относительно неподвижной системы (x,y,z) вдоль оси z, то координаты (x,y,z) и время t неподвижной и подвижной систем (x',y',z', t') связаны соотношением

x' = x,
y' = y,
z' = гамма(z - vt),
t' = гамма(t - бетаz/c),

(1)

где бета= v/c, гамма = 1/(1 - бета2)1/2.
    Для полной энергии E и импульса p преобразования Лоренца имеют вид

E = (E' + vp')гамма,
px = p'x,
py = p'y,
pz = (p'z + vE'/c2).

(2)

Энергия и импульс частицы.

    Полная энергия и импульс частицы определяются соотношениями

E = mc2гамма,

(3)

p = гаммаmv = E/(c2v).

    Полная энергия и импульс частицы зависят от системы отсчетаю. Масса не меняется при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой. Она является лоренцевым инвариантом. Полная энергия импульс и масса связаны соотношением

E2 - p2c2 = m2c4,

(4)

где E, р и  m - полная энергия, импульс и масса частицы, с - скорость света в вакууме. Из соотношения (3) и (4) следует, что если энергия E и импульс p измеряются в двух различных системах движущихся друг относительно друга со скоростью v, то энергия  и импульс   будут иметь в этих системах различные значения. Однако величина E2 - p2c2, которая называется релятивистский инвариант, будет в этих системах одинаковой.
    Полная и кинетическая энергия связаны между собой соотношением

Е =  T + Е0 = Т + mc2, Т = Е - mc2,  

(5)

где T - кинетическая энергия частицы, Е0 - энергия покоя частицы.
Из (4) и (5) можно получить соотношение связывающее импульс p и кинетическую энергию T частицы

p = (T2 + 2Tmc2)1/2/c.

(6)

Можно выделить два предельных случая
1. Ультрарелятивистский. Кинетическая энергия частицы много больше ее энергии покоя

T >> mc2 p = T/c или T = cp.

(7а)

2. Классический. Кинетическая энергия частицы много меньше ее энергии покоя

T << mc2  p = (2Tm)1/2 или T = p2/2m.

(7б)

Время жизни частицы.
    Время жизни частицы в лабораторной системеtauлаб связано с временем жизни частицы в системе покоя частицыtau соотношением

tauлаб = гаммаtau.

(8)

    Замедление течения времени наблюдается в процессах распада нестабильных частиц, движущихся с релятивистскими скоростями. Используя соотношение (5) можно записать полную энергию частицы в виде

E = T + mc2 = mc2/(1 - бета2)1/2 = гаммаmc2

(7)

и формулу (8) преобразовать к виду

tauлаб = tau(E/mc2) = tau(T + mc2)/mc2.

(9)

Установка Вальхера (Киль) оказалась несовершенной, а более продвинутый масс-спектрометр инженера-изобретателя барона Манфреда фон Арденне так и не был построен. Ускорители различаются типом ускоряемых частиц, характеристиками пучка (энергией, интенсивностью и др.), а также конструкцией. Наиболее распространены ускорители электронов и протонов, поскольку пучки этих частиц проще всего приготовить. Есть ускорители более тяжелых частиц – дейтронов
большие дойки

Развитие ядерной физики