Question

При взаимодействии космических лучей с молекулами атмосферы Земли рождаются частицы µ-мезоны (мюоны). Время жизни этих частиц весьма мало – около 2•10^-6 с. Даже если бы они двигались со скоростью света (чего, конечно, не может быть), то за время своей жизни успели бы пройти путь не более 3•10^8×2•10^-6 = 600 м. В то же время известно, что мюоны образуются на высоте 20-30 км и долетают до поверхности Земли. Как им это удается?

Answer 1

Мюоны движутся с очень высокими скоростями, при которых нельзя пользоваться классической механикой; нужно привлекать специальную теорию относительности (СТО). А в СТО время и расстояние не абсолютны. Приведенное в условии задачи время жизни мюона – это время в его собственной системе координат. В системе, связанной с Землей, мюон быстро движется, и время его жизни (для земного наблюдателя) увеличивается. Так что, частица успевает долететь до Земли. С другой стороны, в системе отсчета, связанной с частицей, Земля движется на нее с высокой скорость. Это приводит к релятивистскому сокращению расстояния до Земли как раз до тех самых 600 м