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Tempo di vita media del muone

Esercizio sul tempo di vita media del muone

Il tempo di vita a riposo del muone è di 2,20 μs.

Quando la particella è in moto rispetto a un sistema di riferimento terrestre tuttavia riesce a percorrere una distanza media di 6,4 km prima di decadere.

Determinare il tempo di vita medio del muone utilizzando l'intervallo invariante nel sistema di riferimento terrestre.

A che velocità deve muoversi la particella rispetto al riferimento terrestre per ottenere una tale dilatazione del suo tempo di vita?

Svolgimento dell'esercizio

Consideriamo i due eventi:

A = creazione della particella

B = decadimento della particella

Nel sistema solidale con la particella (S') che è a riposo e quindi non si sta muovendo avremo che:

Δl' = 0

Δt' = 2,20 ∙10-6 s

Nel sistema terrestre invece:

Δl = 6,4 ∙ 103 m

Δt = ?

Applichiamo la definizione di intervallo invariante:

(Δs)2 = (c∙Δt)2 - (Δl)2

L'intervallo invariante è lo stesso che si misura in ogni sistema di riferimento:

(Δs')2 = (c∙Δt')2 - (Δl')2

Essendo:

(Δs)2 =(Δs')2

avremo:

(c∙Δt)2 - (Δl)2 = (c∙Δt')2 - (Δl')2

Sostituiamo i dati:

(c∙Δt)2 - (Δl)2 = (c∙Δt')2

(c∙Δt)2 = (c∙Δt')2 + (Δl)2

esercizio su vita media muone

La velocità con cui la particella si muove rispetto al riferimento al terrestre non è altro che il rapporto tra Δl e Δt:

velocità muone esercizio

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