物理学のサンプル問題

正解: 光速まで加速するには無限のエネルギーが要る

欧州の加速器LHCで加速される陽子は光速の99.9999%を超える速さに達するが、それでも光速には届きません。粒子の全エネルギーはE＝γmc²で、γが無限大に向かうとエネルギーも限りなく大きくなるため、質量をもつ粒子を光速まで加速するには無限のエネルギーが必要になります。これが、光速が有質量粒子にとって越えられない上限である理由です。静止エネルギーmc²は速さによらず一定なので、静止エネルギーが無限大に向かうという選択肢は誤りです。運動する粒子の時間はγ倍に遅れて進む（時間の遅れ）ので、時間の進みが速くなるも誤りです。長さは進行方向に1/γ倍に縮む（ローレンツ収縮）ので、伸びるも誤りです。