불변 질량 문서 원본 보기

{{위키데이터 속성 추적}}
{{특수상대론|dynamics}}
[[상대성 이론]]에서 물체의 '''불변 질량'''(不變質量, {{lang|en|invariant mass}}) 또는 '''정지 질량'''(靜止質量, {{lang|en|rest mass}})은 그 [[사차원 운동량]]의 [[노름]]에 비례하는 값이며, [[질량]]의 단위를 가진다. 기호는 <math>m</math> 또는 <math>m_0</math>. [[로런츠 변환]]에 대하여 불변량이다.

== 정의 ==
[[사차원 운동량]] <math>p^\mu=(E/c,\mathbf p)</math>를 가진 물체의 '''불변 질량''' <math>m_0</math>은 다음과 같다.
:<math>m_0=\sqrt{p^\mu p_\mu}/c=\sqrt{E^2/c^4-\mathbf p^2/c^2}</math>.
[[상대론적 질량]]
:<math>m=E/c^2</math>
과의 관계는 다음과 같다.
:<math>m_0=m/\gamma=m\sqrt{1-\mathbf v^2/c^2}</math>.
여기서 <math>\gamma=1/\sqrt{1-\mathbf v^2/c^2}</math>는 [[로런츠 인자]]이고, <math>\mathbf v</math>는 [[속도]]다.
속도 <math>\mathbf v</math>가 0인 경우 (즉, 물체가 정지해 있을 때), 상대론적 질량과 불변 질량은 같다. 이 때문에 불변 질량은 '''정지 질량'''이라고 불리기도 한다.

[[광자]]와 같은 [[빛의 속도]]로 움직이는 입자의 경우, <math>\lVert\mathbf p\rVert c=E</math>이므로 그 불변 질량은 항상 0이다. 반면 그 상대론적 질량은 ([[에너지]]에 비례하므로) 일반적으로 0이 아니다.

간혹 '''정지 에너지'''(靜止energy, {{lang|en|rest energy}})를 다음과 같이 정의하기도 한다.
:<math>E_0=m_0c^2</math>.

불변 질량은 (상대론적 질량과 달리) 관측계에 따라 바뀌지 않으므로 (로런츠 [[스칼라 (물리)|스칼라]]이므로) 더 다루기 편하다. 특히 [[양자장론]] 등에서는 입자의 “질량”은 항상 불변 질량을 의미한다.

[[분류:상대성이론]]
[[분류:물리학 개념]]
[[분류:질량]]