Естественные единицы — это системы единиц, используемые в физике частиц, в которых скорость света и приведённая постоянная Планка полагаются равными единице, так что масса, энергия и импульс имеют общую единицу (обычно электронвольт), а формулы теряют множители c и ħ.Естественные единицы — это способ измерения величин в физике, который упрощает уравнения, полагая фундаментальные константы равными единице. В повседневной жизни мы измеряем длину в метрах, время в секундах, а массу в килограммах. Но в физике частиц скорость света (c) и приведённая постоянная Планка (ħ) встречаются почти в каждом уравнении, загромождая их числами. Естественные единицы устанавливают, что c = 1 и ħ = 1, так что эти константы исчезают из формул. Это означает, что скорость — это просто число (доля скорости света), а энергия, масса и импульс измеряются в одной и той же единице — обычно в электронвольтах (эВ).
Эта практика органично возникла в физике частиц в середине XX века, её популяризировали такие теоретики, как Ричард Фейнман и Джон Арчибальд Уилер, хотя ни один конкретный автор не приписывается.
Чтобы использовать естественные единицы, нужно просто отбросить c и ħ из уравнений и считать все величины имеющими одинаковую размерность. Например, знаменитое уравнение Эйнштейна E = mc² превращается в E = m, что означает, что энергия частицы равна её массе. Уравнение Шрёдингера теряет ħ, а релятивистское соотношение между энергией и импульсом упрощается до E² = p² + m². Когда нужен окончательный ответ в обычных единицах, константы возвращают с помощью анализа размерностей — подсчитывая степени массы, длины и времени, чтобы понять, какие множители c и ħ восстановить.
Естественные единицы являются стандартом в исследованиях по физике частиц — от расчётов в рамках Стандартной модели до квантовой хромодинамики, и используются в каждой статье и учебнике по физике высоких энергий.
В естественных единицах масса электрона составляет около 0,511 МэВ, а масса протона — около 938 МэВ, так что протон почти в 2000 раз тяжелее электрона; это отношение скрыто в килограммах, но очевидно в этих единицах.
Статей пока нет