Лекция для специалистов «сколково»




Скачать 220.67 Kb.
НазваниеЛекция для специалистов «сколково»
страница1/3
Дата публикации07.08.2013
Размер220.67 Kb.
ТипЛекция
litcey.ru > Математика > Лекция
  1   2   3


КАНАРЁВ Ф.М.
ТРЕТЬЯ ЛЕКЦИЯ ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ «СКОЛКОВО»
ЭЛЕКТРОН, ПРОТОН, НЕЙТРОН
Анонс. Электрон – главный носитель электричества и главный родитель фотонов. Он родился в Мироздании первым, но человек ещё не познал и мизерную часть его деяний, потому что в его ортодоксальных знаниях он представлен лишь словом «электрон» и небольшим количеством математических моделей, описывающих его параметры. Не будем умножать обиду ортодоксов, но и не будем таить ту новую научную информацию об электроне, которая уже сейчас показывает, что российская теоретическая наука значительно опережает подобные науки всех стран мира.
^ 1. Вводная часть
Теория фотона убедительно показывает, что формированием структур фотонов всех диапазонов управляет закон сохранения кинетического момента. Вполне естественно, что этот же закон должен управлять формированием и других элементарных частиц. В этом легко убедиться при последовательном анализе их поведения.

Так как закон сохранения кинетического момента управляет формированием элементарных частиц, то из него следует, что длины волн элементарных частиц, установленные экспериментально, должны равняться радиусам их вращения [1], [2].
. (81)
Математическую модель указанного закона представляет константа Планка в развернутой записи

, (82)
которая следует из формул (83) для расчёта энергий фотонов.
. (83)
Обратим внимание ещё раз на размерность константы Планка (82). В классической механике эта размерность соответствует векторной величине и имеет названия: момент количества движения и кинетический момент. В классической физике эту размерность называют момент импульса или угловой момент [1], [2].

Таким образом, основные элементарные частицы можно представлять в первом приближении в виде вращающихся колец (рис. 31). Вектор направлен вдоль оси вращения кольца так, что если смотреть с его острия, то вращение будет направлено против хода часовой стрелки. Константу Планка в этом случае называют спином [1], [2].

Дальше мы увидим, что электроны, протоны и нейтроны имеют единую константу локализации, равную константе локализации фотона (14).
(84)


Рис. 31. Схема к определению понятия: кинетический момент кольца
Размерность этой константы содержит чёткий физический смысл: с увеличением массы кольца её радиус уменьшается. Это свойственно, как мы уже показали, фотонам. Если же масса постоянна, как у электрона, то и радиус его постоянен [1], [2], [9].
^ 2. Радиус электрона
Теоретическая и экспериментальная информация об электроне обширна. Из неё следует, что электрон имеет массу и электрический заряд . Условились считать заряд электрона отрицательным.

Приведённая информация даёт нам основания представить электрон в первом приближении в виде кольца. Вполне естественно, что сразу же возникает необходимость определения радиуса кольца электрона теоретически и экспериментально. Теоретическая величина радиуса кольца электрона определяется путём деления константы (84) его локализации на массу [1], [9].

. (85)
Поскольку , то имеется возможность сравнить теоретическую величину радиуса (85) с экспериментальной длиной волны электрона, определённой Комптоном. Он нашёл эмпирическую формулу для расчета изменения длины волны рентгеновского фотона, отражённого от электрона
(86)
В этой формуле величина выполняет роль экспериментального коэффициента, который он назвал длиной волны электрона. Она оказалась равной
(87)
Совпадение теоретической величины (85) радиуса электрона и экспериментальной величины длины его волны (87) служит веским доказательством справедливости равенства . Достоверность этого доказательства усиливается путем аналитического вывода эмпирической формулы (86) из схемы взаимодействия кольцевых моделей фотона и электрона (рис. 32).


Рис. 32. Схема взаимодействия фотона с электроном в эффекте Комптона
Импульс падающего на электрон фотона и импульс отраженного от электрона фотона связаны простой зависимостью (рис. 32)
(88)
После взаимодействия фотона с электроном его импульс изменится на величину
. (89)



Поскольку и , то

(90)

Известно, что эффект Комптона проявляется при взаимодействии между электронами и рентгеновскими фотонами. Это обусловлено тем, что они имеют близкие по величине радиусы вращения, поэтому у нас есть основания обозначить . Полагая также, что , имеем [1], [2]

(91)
Это и есть формула Комптона для расчета изменения длины волны отраженного рентгеновского фотона, которую он подобрал эмпирически в 1922 году и использовал при интерпретации результатов своего эксперимента.

Угловую скорость вращения кольца электрона определим, используя постоянную Планка, которая для электрона записывается так
(92)
(93)
Скорость точек вращающегося базового кольца электрона равна скорости света .

(94)

Чтобы получить математические модели, содержащие другие характеристики электрона, надо детально проанализировать силы, действующие на вращающееся кольцо.
^ 3. Кольцевая модель электрона
Известно, что электрон имеет собственную энергию, которую обычно определяют по формуле . Однако смысл такого допущения не всегда расшифровывается. А он заключается в том, что если всю массу электрона перевести в массу фотона, то энергия электрона будет равна . Этот факт имеет экспериментальное подтверждение. Известно, что массы электрона и позитрона равны. Взаимодействуя друг с другом, они образуют два фотона. Вот почему мы можем приписать электрону энергию, равную энергии фотона, имеющего соответствующую массу. Энергию электрона , равную энергии фотона, назовем фотонной энергией электрона. А теперь исследуем возможности кольцевой модели свободного электрона [1], [2].

Для этого предполагаем, что электрон имеет равные между собой кинетическую и потенциальную энергии, сумма которых равна его фотонной энергии .
(95)
Расчет по этой формуле дает такое значение фотонной энергии электрона
. (96)
Если свободный электрон вращается только относительно своей оси, то угловая частота вращения кольцевой модели свободного электрона, определенная из формулы (95), оказывается равной [1], [2].
(97)

а радиус кольца
(98)
Как видно, теоретические величины угловой скорости электрона, определённые по разным формулам (93) и (97), равны. Теоретические величины радиуса кольца электрона, определённые по формулам (85) и (98), равны экспериментальному значению комптоновской длины его волны (87).

Таким образом, не выявив пока структуру электрона, мы получили его упрощенную модель – кольцо. Эта модель помогает нам анализировать механическое поведение электрона, но почти не содержит информации о его электромагнитных свойствах. Поэтому поищем такие математические модели, описывающие поведение кольцевой модели электрона, которые содержали бы его заряд , магнитный момент и напряженность магнитного поля электрона [1], [2], [9].

При поиске этих моделей не обойтись без новых гипотез. Основания для их формулировки возьмём из теоретической и экспериментальной информации, описывающей поведение заряженных элементарных частиц в магнитных полях.

Эксперименты на ускорителях показали, что криволинейная траектория электрона в магнитном поле хорошо описывается математической моделью, отражающей равенство между центробежной силой инерции, действующей на электрон, и силой магнитного поля [10].

. (99)
Тут невольно возникает предположение, что процессом формирования кольцевой структуры электрона также управляет этот же закон. Рассмотрим плодотворность этой гипотезы. Поскольку электрон, как мы предполагаем, имеет форму кольца, то для описания процесса формирования кольца надо перевести соотношение (99) в дифференциальную форму. Полагаем, что заряд электрона равномерно распределен по длине его кольцевой модели и каждый элемент кольца имеет массу и заряд (рис. 33).

Рис. 33. Схема кольцевой модели электрона
На каждый элемент кольца будет действовать несколько сил: сила инерции , кулоновские силы расталкивания, силы магнитного взаимодействия и какие-то другие, пока неизвестные нам силы. Мы будем предполагать, что центростремительная сила, т.е. результирующая сила, искривляющая траекторию отдельных элементов кольца и заставляющая кольцо совершать вращательное движение вокруг оси, будет равна (рис. 33 и формула 99) [1]. Дальнейший анализ, как будет показано, подтвердит плодотворность этого предположения.
(100)

Проверим размерности правой и левой частей формулы (99).
.

Они одинаковы, значит формула (99) заслуживает доверия. Обозначая массовую плотность кольца , а зарядовую - , имеем [1], [2]:
(101)
(102)

Поскольку

(103)

(104)
и , то уравнение (100) принимает вид
.

Интегрируя, найдём

(105)
Итак, мы получили математическое соотношение, в которое входят: масса свободного электрона, его заряд , напряженность магнитного поля внутри кольца, которая генерируется зарядом вращающегося кольца, угловая частота и радиус кольца электрона. Недостает в этом соотношении магнетона Бора .
(106)

Обратим внимание на тот факт, что в приведенной формуле (106) - величина векторная, она придает векторные свойства и магнетону Бора .

Преобразуем соотношение (105) следующим образом [1], [2], [9]
(107)
Из этого имеем




(108)

Теперь мы можем определить из соотношения (108) напряженность магнитного поля внутри кольцевой модели электрона, угловую скорость вращения кольца и его радиус .

(109)
Обратим внимание на очень большую напряженность (109) магнитного поля в центре симметрии электрона. Из (107) имеем [1], [2]
, (110)
что полностью совпадает со значениями этой величины, определенными по формулам (93) и (97).

Из формулы (108) следует ещё одна математическая модель для расчета радиуса электрона

. (111)

Отсюда

(112)
где - магнетон Бора; - напряженность магнитного поля в центре симметрии электрона.

Итак, главный параметр кольцевой модели свободного электрона - радиус кольца , определённый по формулам (85), (98) и (112), оказался одинаковым и равным экспериментальной величине длины волны электрона (87) [1], [9]. Кольцевая модель электрона формирует напряжённость электрического поля . Она определяется по формуле
(113)
Это, можно сказать, колоссальная напряженность. Она превосходит напряжённости электрических полей, созданных человеком, почти на семь порядков.

Недостаток кольцевой модели электрона в том, что она не раскрывает причину рождения позитрона, поэтому кольцо должно иметь какую-то внутреннюю структуру. Поиск этой структуры - следующая задача. Прежде чем приступить к ее решению, обратим внимание на схему кольцевой модели электрона, следующую из наших расчетов (рис. 33). Самой главной особенностью теории и модели электрона является совпадение направлений векторов и .Чтобы упростить представление магнетона Бора на рисунках, обозначим его так и назовем магнитным моментом электрона.


  1   2   3

Похожие:

Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция для специалистов «сколково»
Новая теория микромира не только детально описывает неисчерпаемый источник энергии, но и уже привела к разработке технических устройств,...
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция для специалистов «сколково»
Ваши головы и, таким образом, неосознанно совершают преступление. Простите их, они не ведают, что творят. Изучайте новые знания самостоятельно....
Лекция для специалистов «сколково» iconПриложение к мониторингу сми 15. 09. 11
Цель — создание символа проекта "Сколково"// Коммерсантъ –Приложение// Review Сколково 8
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция «Защита прав потребителя» в течение месяца по согласованию 9 «А», 9 «Б» «сош №1»
Уроки и внеклассные мероприятия с участием специалистов уприУ проводятся с обучающимися в не приемные дни специалистов уприУ
Лекция для специалистов «сколково» iconИнтервью с исполнительным директором кластера информационных технологий фонда «Сколково»
В редакции «Газеты. Ru» состоялось онлайн-интервью с исполнительным директором кластера информационных технологий фонда «Сколково»...
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция «Сущность и проблемы вэд, состояние вэд в России» 1 час. 2...
Лекция «Внешнеэкономические операции и сделки: виды, классификация, организация» 1 час
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок
Лекция для специалистов «сколково» iconЛекция №1
Лекция № Общие принципы эффективной организации учебного процесса. Физиологиче­ская цена учебных нагрузок

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
litcey.ru
Главная страница