Реферат: Элементарные частицы
Возбужденные состояния поля
«Вквантовой теории также есть предел локализации частицы — ее комптоновская длинаволны lC = h/2pmc, ...»
Физическаяэнциклопедия. ГРАВИТАЦИОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
Элементарныечастицы также имеют полевое происхождение, представляя возбужденные состоянияквантового поля. Например, электрон — это дискретное отрицательное волновоевозмущение поля в один квант заряда, движущееся синфазно по орбите в видепродольной замкнутой волны (на орбите укладывается одна длина волны l = h/mc) с радиусом:
R= h/2pmc = 3.9·10-13 м
(ток всегдазамкнут). Магнитный момент замкнутого тока:
M= ecR/2 = eh/4pm
(магнетонБора). Сила тока, создающего магнитный момент:
I= ec/l = emc2/h = 19.8 А.
Такоевозмущение поля, когда на орбите укладывается одна длина волны (боровскаяорбита, как в атоме), является устойчивым возбужденным состоянием поля, так какпри синфазном орбитальном движении волна себя не гасит, а возникающие вторичныеволны, интерферируя в окружающем полевом пространстве, гасят друг друга, неизлучаясь.
«…стационарными являются лишь те орбиты, на которых укладывается целое число волн...»
Физика.В.Ф.Дмитриева. 2001. С.357.
Распространяющиесяволны обладают энергией, но их энергия (масса) не может покоиться — покоящихсяволн не существует, т.е. распространяющиеся волны не обладают энергией (массой)покоя. Если же волна движется по кругу, например, по боровской орбите, то такаяэнергия (масса) представляет массу покоя, так как замкнутая волна можетпокоиться — не перемещаться в пространстве.
Движущеесяположительное или отрицательное волновое возмущение поля, представляяэлектрический ток смещения, может двигаться только по замкнутой боровскойорбите — ток, согласно законам электродинамики, всегда замкнут. При этоморбитальное движение совершает только энергия (масса) электрического поля,магнитное же поле создается круговым током смещения и не движется, поэтому ононе участвует в образовании момента количества движения — спина, т.е. возникает«удвоенный магнетизм» спина. В электромагнитной волне энергия (масса)электрического поля равна энергии (массе) магнитного поля. Отсюда спинэлектрона:
J= mcR/2 = h/4p
где m — массаэлектрона, с — скорость кругового тока (скорость света), R — радиус орбиты, покоторому движется электрическое возмущение поля R = h/2pmc. Надо заметить, что классический радиус электрона не имеет ничегообщего с реальным размером электрона, так как при расчете как бы забывают, чтоэлектрон, кроме электрического потока, обладает магнитным потоком, т.е.обладает электромагнитной энергией и рассчитывать электрон надо какэлектромагнитное возмущение поля.
««Удвоенныймагнетизм» спина подтверждается, в частности, опытом Эйнштейна и де Хаазаи опытом Барнетта.»
Курсфизики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.107.
В поле могутвозникать как частицы, так и античастицы, например, гамма-фотон, состоящий издвух разноименных областей возмущения, может при столкновении распадаться наположительное и отрицательное возмущение, т.е. на позитрон и электрон.
«Рождениеэлектрон-позитронных пар происходит, в частности, при прохождении гамма-фотоновчерез вещество.»
Курсфизики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.277.
«…замкнутые токи и связанные с ними магнитные моменты.»
Физическаяэнциклопедия. МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ.
Элементарныечастицы обладают физическими свойствами, по которым можно судить об ихстроении.
Устойчивыезамкнутые токи можно экспериментально наблюдать, например, в сверхпроводниках,где токи проводимости текут без выделения теплоты, так же как и токи смещения.В том, что могут существовать замкнутые электрические токи проводимости илисмещения, с точки зрения электродинамики ничего необычного нет, так какэлектродинамика утверждает, что ток всегда замкнут. При это магнитные потокидискретны, так как электромагнитное поле имеет квантовую природу.
«… ввиде одиночных вихрей, содержащих в себе по одному кванту магнитного потока.… По периферии вихря текут сверхпроводящие токи, ...»
Физическаяэнциклопедия. СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ.
Электромагнитныевихри представляют устойчивые образования, т.е. их можно рассматривать каквозбужденные состояния сверхпроводящей среды. Магнитная энергия вихрей Wм= IсвФ0/2, где Iсв — круговой сверхпроводящийток, Ф0 — квант магнитного потока.
«Например,если полю, находящемуся в вакуумном состоянии, сообщить достаточную энергию, топроизойдет его возбуждение — рождение частицы, ...»
Энциклопедияэлементарной физики. ВАКУУМ.
Такимобразом, чтобы представить, как устроены элементарные частицы, надо рассмотретьполевые структуры различных устойчивых возбужденных состояний квантового поля,а не только дискретных поперечных возмущений (фотонов).
«Оказалось,что всем частицам вещества, например электронам, присущи не толькокорпускулярные, но и волновые свойства, и была установлена возможностьвзаимопревращения элементарных частиц.»
Физическаяэнциклопедия. ФОТОН.
Одни волновыеформы возбужденного состояния поля могут переходить в другие волновые формы — взаимопревращение элементарных частиц. Физические свойства элементарной частицыопределяются волновой формой (структурой) возбужденного состояния поля,например, электрон — отрицательное волновое возмущение поля, позитрон — положительное волновое возмущение поля, фотон — нейтральное поперечное волновоевозмущение поля, состоящее из двух разноименных областей возмущения, и такдалее. По мере усложнения волновой формы (структуры) возбужденного состоянияполя увеличивается число физических свойств, присущих частице.
«В такомподходе частицы выступают как возбужденные состояния системы (поля).»
Физическаяэнциклопедия. КОРПУСКУЛЯРНО-ВОЛНОВОЙ ДУАЛИЗМ.
Элементарныечастицы (возбужденные состояния поля) при движении возмущают поле. Например,если на пути частицы находятся щели, то частица проходит только через одну изних, тогда как связанное с ней возмущение поля, распространяясь в видеприсоединенной волны, проходит через несколько щелей, образуя интерференционнуюкартину поля, индукционно влияющую на движение частицы (на движение частицмогут влиять только поля). Т.е. другие щели, через которые проходят волновыевозмущения, также участвуют в прохождении частиц. Волны де Бройля — этовозмущения, отражающие полевую структуру движущихся частиц, которые могутвлиять на движение частиц, например, при огибании волнами препятствий.
Любоедвижение в полевой среде создает возмущение и поэтому сопровождаетсяприсоединенными волнами. Если движение не превышает скорость распространенияволн, то парциальные волны, возникающие при движении возмущения, не создаютизлучения, а, согласно принципу Гюйгенса, движутся с частицей как единое целоев виде присоединенной волны де Бройля, так как общая огибающая возникает,только если движение превышает скорость распространения волн.
«Попринципу Гюйгенса в результате интерференции парциальные волны гасят друг другавсюду, за исключением их общей огибающей, которой соответствует волноваяповерхность света, распространяющегося в среде.»
Физическаяэнциклопедия. ЧЕРЕНКОВА — ВАВИЛОВА ИЗЛУЧЕНИЕ.
«Придвижении в однородной среде со скоростью V < vф эти возмущенияпереносятся с телом как единое целое.»
Физическаяэнциклопедия. ВОЛНЫ.
«Волны деБройля — волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, ...»
Физическаяэнциклопедия. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ.
Волны деБройля — волны, связанные с любой движущейся микрочастицей, независимо от того,имеет частица массу покоя или нет, т.е. с фотонами также связаны волны деБройля электромагнитной природы.
«Большаячасть нейтронно-оптических явлений имеет аналогию с оптическими явлениями,несмотря на различную природу полей нейтронного и светового излучений.»
Физическаяэнциклопедия. НЕЙТРОННАЯ ОПТИКА.
«…дифракция микрочастиц ничем не отличается от закономерностей дифракциирентгеновских лучей и дифракции волн других диапазонов.… удалось наблюдать идифракцию атомов и молекул.»
Физическийэнциклопедический словарь. ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ.
«Явлениеже дифракции доказывает, что в прохождении каждого электрона участвуют обаотверстия — и первое и второе.»
Курсфизики. И.В.Савельев. 1989. Т.3. С.55.
«Заряженнаячастица вызывает кратковременную поляризацию вещества в окрестностях тех точек,через которые она проходит при своем движении. Поэтому молекулы среды, лежащиена пути частицы, становятся кратковременно действующими когерентнымиисточниками элементарных электромагнитных волн, интерферирующих при наложении.Если V < v = c/n, то элементарные волны гасят друг друга.… Для каждогозначения lдлины волны излучения можно найти такое значение l =lal, при котором D= l/2, так что элементарные волны гасят друг друга…при равномерном прямолинейном движении заряженной частицы в веществе с«досветовой» скоростью частица не излучает.»
Справочникпо физике. Б.М.Яворский, А.А.Детлаф. 1996. С.400.
Такжеэлектрический диполь не излучает при равномерном движении, вызывая по ходудвижения поляризацию в виде возмущения, которое отражает его полевую структуру.Т.е. движение электрического диполя также сопровождается присоединенной волной.
Равномерноедвижение заряженных частиц в вакууме вызывает кратковременное электрическоевозмущение (смещение) поля в виде токов смещения в окрестностях тех точек,через которые они проходят (поляризация диэлектрического вакуума), т.е.движение сопровождается возникновением электромагнитных волн, которые,интерферируя в окружающем полевом пространстве, гасят друг друга, не излучаясь.Получается, что движение в вакууме (полевом пространстве) связано с волнами,которые не излучаются при равномерном движении. Нейтральные частицы состоят извозмущений поля и также вызывают в окрестностях тех точек поля, через которыеони проходят, возникновение волн, которые не излучаются и отражают полевуюструктуру движущихся частиц. Аналогичные интерференционно-волновые процессыпротекают при движении волновых возмущений по орбитам, на которых укладываютсяцелые длины волн (боровские орбиты), т.е. возникающие вторичные волны,интерферируя, гасят друг друга, не излучаясь, на самих же орбитах при синфазномдвижении волны себя не гасят. Таким образом, волновые образования, от которыхвторичные волны, интерферируя в окружающем пространстве, гасят друг друга, неизлучаясь, представляют устойчивые возбужденные состояния поля — элементарныечастицы, составляющие вещество. Получается, существование элементарных частиц — квантованных волновых образований связано с интерференцией волн, поэтому можносчитать, что вещество представляет интерференционно-волновую картину квантовогополя.
Частицы придвижении обладают кинетической энергией, а так как кинетическая энергия имеетмассу и связана с движущимися частицами, то можно считать, что увеличиваетсяобщая масса частиц. Кинетическая энергия не имеет массы покоя, так какпокоящейся кинетической энергии не бывает. Масса, которая не может покоиться,является релятивистской (кинетической) массой. Фотоны, не имея массы покоя,представляют кинетическую энергию в чистом виде, т.е. плотность кинетическойэнергии в электромагнитной волне можно рассчитать на основе электродинамики какплотность электромагнитной энергии.
«Такимобразом, приращение кинетической энергии частицы пропорционально приращению еерелятивистской массы.»
Механика.И.Е.Иродов. 2000. С.276.
«…называют массой движения, или релятивистской массой.»
Математическаяфизика. Энциклопедия. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА.
Масса покоя — это потенциальная энергия. Кинетическая же энергия частицы представляетрелятивистскую массу (массу, сопровождающую движение), т.е. это масса (энергия)вихревых потоков поля, которые сопровождают движущуюся частицу в видеприсоединенной волны.
«Принятосчитать, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с нейсвязаны.»
Физическийэнциклопедический словарь. МАССА.
Приторможении частицы теряют кинетическую энергию (присоединенную волну),например, в виде испускания электромагнитных волн — фотонов, которые уносятмассу кинетической энергии. Фотоны не имеют массы покоя — потенциальнойэнергии, они обладают только кинетической энергией — релятивистской массой.Дополнительной релятивистской массой также обладают движущиеся частицы, имеющиемассу покоя, так как при их движении в окружающем полевом пространствевозникают возмущения в виде волн де Бройля (волны всегда обладают энергией), вкоторых находится кинетическая энергия — релятивистская масса. Природа волн деБройля электромагнитная (полевая), это видно, например, из формулы длины волныде Бройля l = 2eФ0/p, где e — квант электрическогозаряда (потока), Ф0 — квант магнитного потока, p — импульс.Коэффициент пропорциональности h = 2eФ0(постоянная Планка) упрощаетвыражение: l = h/p — это формула длины волны электромагнитногокванта, волны де Бройля (электромагнитный квант — порция электромагнитнойэнергии). Все силы взаимодействия в природе имеют полевое происхождение,поэтому, когда частица под действием силы увеличивает скорость движения, оназабирает с собой часть энергии (массы) поля (возмущения) в виде волны деБройля. Т.е. как бы движутся вместе две частицы: сама частица (имеющая массупокоя) и присоединенная волна де Бройля — электромагнитный квант (не имеющиймассы покоя), который может начать распространяться самостоятельно приторможении частицы.
«Посколькуэнергия фотона равна разности начальной и конечной энергий электрона, спектртормозного излучения имеет резкую границу при энергии фотона, равной начальнойкинетической энергии электрона.»
Физическаяэнциклопедия. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ.
Список литературы
Дляподготовки данной работы были использованы материалы с сайта www.comail.ru:8081/