СТАТЬИ И ПУБЛИКАЦИИ

Вход или Регистрация

ПОМОЩЬ В ПАТЕНТОВАНИИ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФОРУМ Научно-техническая библиотекаНаучно-техническая библиотека SciTecLibrary
 
Cтатьи и Публикации    Теоретическая физика О СТРОЕНИИ ФОТОНОВ, АТОМОВ И АНТИАТОМОВ.

О СТРОЕНИИ ФОТОНОВ, АТОМОВ И АНТИАТОМОВ

© Павел НАГОРНЫЙ

Контакт с автором: PNagorny@icc.gov.ua

Обосновывается, что монохроматический фотон представляет собой волну в физическом вакууме с одним периодом синусоиды. Выдвигается гипотеза о том, что в атомах ядро состоит из протонов и нейтронов, а это ядро окружают антиэлектроны, а также в антиатомах ядро состоит из антипротонов и антинейтронов, а это ядро окружают электроны.

Фотон представляет собой квант (элементарную частицу) электромагнитной энергии. Он проявляет волновые свойства. Волны могут перемещаться в какой-то среде. В случае отсутствия вещества такой средой является физический вакуум, т.е. последний не является абсолютной пустотой, каковым он может показаться на первый взгляд. Некоторым подобием вакуума является сверхтекучая жидкость. Как известно, такой жидкостью может быть жидкий гелий вблизи абсолютного нуля температуры. В нем, как и в вакууме, тела перемещаются не испытывая никакого сопротивления с его стороны, т.е. они перемещаются без трения.

Как известно, энергия фотона для синусоидальной (монохроматической) волны определяется формулами:

e = hn = h/T = hc/l = mc2, (1)

где h – постоянная Планка, n – частота синусоиды, Т – ее период колебаний, с – скорость света в вакууме, l – длина волны (одного периода синусоиды), m – масса фотона.

Возникает вопрос о числе n периодов колебаний в фотоне. Это число с классической (не квантовой) точки зрения в принципе может быть любым натуральным числом, но не дробным, т.к. в последнем случае не будет полноты периодов синусоиды фотона, не будет его монохроматичности, не будет симметрии относительно нулевого состояния вакуума, не будет равенства нулю разности электромагнитных энергий положительных и отрицательных (по отношению к нулевому состоянию вакуума) полуволн синусоиды фотона. Под нулевым состоянием вакуума мы понимаем невозмущенный вакуум, в котором нет никаких электромагнитных волнений и полей. (Некоторым подобием этого состояния может быть неизменная во времени ровная (плоская) поверхность водоема.) Тогда энергия этого же фотона (с теми же величинами n , Т, l , m) будет:

e = nhn . (2)

Из (1) и (2) следует вывод о том, что n = 1, т.е. фотон представляет собой частицу (волну) с одним периодом синусоиды, а его размер в направлении его движения равен его длине волны. В противном случае (если величина n не равна 1) не будет однозначности энергии (массы) одного и того же фотона. Из (1) следует, что этот размер фотона l = h/(mс).

Из (1) следует:

mсl = h = 2p s, (3)

где s – спин фотона (т.е. собственный механический момент импульса фотона; он имеет квантовую природу и не связан с перемещением фотона как целого), как известно, спин фотона равен h/(2p ).

В классической механике момент импульса определяется формулой:

М = mvr, (4)

где v – линейная скорость движения (по окружности) массы m, расположенной на расстоянии (радиусе) r от оси вращения.

Сравнивая формулы (3) и (4), в классическом (не квантовомеханическом) понимании (в некотором приближении к действительности) фотон можно представить как вращающийся вокруг своей оси цилиндр с радиусом основания, равным l /(2p ), и высотой (она равна длине волны фотона), равной l , а при этом вся масса фотона расположена на поверхности этого цилиндра (кроме его оснований) и вращается вокруг его оси с линейной скоростью, равной скорости света с. При своем движении фотон “вкручивается” в вакууме (подобно вкручиванию шурупа).

Фотон является истинно нейтральной частицей. Фотон и антифотон тождественны. Фотон локализован в некотором объеме, т.е. на достаточно больших расстояниях (по сравнению с его длиной волны) от других фотонов и от вещества он с ними не взаимодействует, т.е. на этих расстояниях он не имеет потенциальной энергии и, следовательно, не имеет массы. Но фотон не локализован в пространстве, т.е. в любой системе координат в вакууме он движется с одинаковой скоростью, равной скорости света, а покоящихся фотонов не бывает (масса покоя фотона равна нулю).

В вакууме фотон перемещается только в одном направлении, только вдоль одной оси, которая расположена в нулевом состоянии вакуума. Как известно, векторы электрической и магнитной напряженностей фотона перпендикулярны как между собой, так и его вектору скорости, а также эти напряженности (по современным представлениям) изменяются синфазно (нет их сдвига по фазе). В каждый момент времени в фотоне форма в пространстве этих напряженностей (зависимость их от координат) остается неизменной. При перемещении фотона передняя и задняя точки его синусоиды находятся в нулевом состоянии вакуума, чтобы не было разрыва этой синусоиды с этим состоянием вакуума. При этом в фотоне имеется положительная половина (полуволна) синусоиды (ее условно можно назвать “выпуклостью” вакуума) и ее отрицательная половина (ее условно можно назвать “впадиной” вакуума). Выпуклость принципиально не отличается от впадины, т.к. можно выбрать такую систему координат, в которой выпуклость станет впадиной, а впадина – выпуклостью. В положительной и отрицательной полуволнах синусоиды фотона средняя объемная плотность электромагнитной энергии и сама энергия одинаковы (как известно, в вакууме эти плотности энергии прямо пропорциональны квадратам величин электрической и магнитной напряженностей)

При определенных условиях (достаточной величины энергии, выполнении законов сохранения, других условиях) фотон (фотоны) может (могут) превратиться в пару частица-античастица (электрон-антиэлектрон (позитрон), протон-антипротон). Это превращение представляется следующим образом. Посредине синусоиды фотона, где она проходит через нулевое состояние вакуума, происходит разрыв (разделение) фотона (его энергии) на положительную и отрицательную части (полуволны) синусоиды. При этом фотон исчезает, а вместо него появляются два объекта: положительная полуволна превращается в частицу, а отрицательная – в в античастицу. Как и для фотона, частица (выпуклость вакуума) принципиально не отличается от античастицы (впадины вакуума): в некоторой другой системе координат частица может оказаться античастицей, а античастица – частицей.

В отличие от фотона частица (античастица) локализована в пространстве (она может покоиться, а ее масса покоя не равна нулю). Но она не локализована в объеме (как известно, электрические и магнитные силы дальнодействующие (до бесконечности)). Частица (античастица) имеет потенциальную энергию (а значит, и массу), которая равна нулю лишь на бесконечном от нее расстоянии и которая может переходить в ее кинетическую энергию (при притяжении или отталкивании) и наоборот, а также в энергию фотонов (при переходе частицы с одного энергетического уровня на другой).

Как и фотон, частица (античастица) проявляет волновые свойства. При этом фотон можно рассматривать как бегущую в вакууме волну, а частицу – как стоячую в вакууме волну. Форму частицы в вакууме, т.е. зависимости от координат и времени напряженностей электрического и магнитного полей, а также распределение в ней электромагнитной энергии, предстоит выяснить.

Частица и ее античастица притягиваются друг к другу и стремятся к аннигиляции, что в итоге и происходит (переход их энергий (масс покоя) в энергию (массу) фотонов (гамма-квантов)), а также частица и такая же частица отталкиваются друг от друга и не стремятся к аннигиляции. Для количественного описания взаимодействия частиц и античастиц вводится понятие электрического заряда. Причем, как известно, эти заряды для частиц и античастиц разного сорта (электрон, антиэлектрон, протон, антипротон) одинаковы по величине (модулю), а различие состоит в их знаках (плюс или минус), т.е. внешнее электромагнитное проявление частиц и античастиц разного сорта (разной массы) одинаково (если не учитывать знаков их зарядов).

Частицы (античастицы), имеющие разные знаки зарядов, притягиваются друг к другу, а имеющие одинаковые знаки зарядов, отталкиваются друг от друга. При этом логично частицам (электрону, протону), как выпуклостям вакуума, присвоить положительный заряд, а их античастицам (антиэлектрону, антипротону), как впадинам вакуума, -- отрицательный заряд. В этом состоит уточнение современных представлений об электроне и антиэлектроне (это является гипотезой), т.к. в настоящее время электрону присвоен знак “минус”, а антиэлектрону – знак “плюс”. В действительности (если эта гипотеза справедлива) то, что мы называем электроном, является антиэлектроном, а то, что мы называем антиэлектроном, является электроном. Это имеет принципиальное значение.

Отметим, что принципы имеют важное, фундаментальное значение в науке. Например, ранее долгое время (тысячелетия) люди думали, что Солнце вращается вокруг Земли (об этом они убеждались каждый день). Но ведь движение относительно и логичнее оказалось все наоборот: Земля и планеты вращаются вокруг Солнца. Геоцентрическая система (Земля в центре) потерпела крах, а триумф гелиоцентрической системы (Солнце в центре) дал мощный толчок развитию астрономии в частности и науки вообще.

В свете вышеизложенного мы можем сказать, что самый простой атом вещества – атом водорода – состоит из протона (у него положительный заряд) и вращающегося вокруг него (окружающего его) антиэлектрона (у него отрицательный заряд). Впрочем, этот атом можно назвать антиатомом, т.к. в него входит антиэлектрон. Но это является условностью. Люди могут условиться (договориться) между собой называть атомом такой объект, в котором, например, масса частиц больше массы античастиц. Итак, атом водорода состоит из протона и антиэлектрона, а антиатом антиводорода состоит из антипротона и электрона. Хотя в атоме водорода содержатся частица (протон) и античастица (антиэлектрон), они не могут проаннигилировать, т.к. они не составляют пару: частица и ее античастица.

По-видимому, частицы и их античастицы появились в результате так называемого Большого взрыва во Вселенной порядка 10 миллиардов лет назад. Поскольку у возникших частиц и античастиц разного сорта внешнее электромагнитное проявление одинаково, то антиэлектрон и протон притягивались друг к другу в “надежде” на аннигиляцию. Но в результате этого (по “ошибке”) получилась не аннигиляция, а “дефектная аннигиляция”, означающая образование атома водорода. В нем имеет место частичная локализация в объеме (атом имеет объем, хотя и малый) и частичная локализация в пространстве (на достаточно больших расстояниях атом практически не взаимодействует (в электромагнитном смысле) с другими атомами, т.е. его внешняя потенциальная энергия практически равна нулю). Аналогично происходило образование антиатома антиводорода.

Подобным образом образованы (устроены) другие атомы вещества (антиатомы антивещества). В атоме его ядро состоит из протонов и нейтронов, а это ядро окружают антиэлектроны. В свободном состоянии нейтрон является нестабильной частицей и считается, что он распадается на протон, электрон и антинейтрино. В свете же вышеизложенного требуется уточнение: нейтрон распадается на протон, антиэлектрон и нейтрино. Аналогично происходит распад антинейтрона.

От того, что в атомах имеют место не электроны, а антиэлектроны, внешнее проявление атомов (и вещества) остается неизменным и, по-видимому, все установленные законы атомной физики не меняются. Однако при этом изменяется, уточняется сущность элементарных объектов, что, как отмечалось выше, имеет принципиальное значение, т.к. это уточняет (если вышеизложенная гипотеза правильна) представление о фотонах, частицах и античастицах, атомах и антиатомах, веществе и антивеществе, физическом вакууме, о распределении частиц и античастиц во Вселенной (правда, в настоящее время антивещество во Вселенной не найдено; но это еще не означает, что его нет).

Дата публикации: 10 ноября 2003
Источник: SciTecLibrary.ru

Вы можете оставить свой комментарий по этой статье или прочитать мнения других в следующих разделах ФОРУМА:
Свернуть Защита интеллектуальной собственности и авторских прав
Диспуты по темам изобретательства. Вопросы по изобретениям, проблемы на пути изобретателей и методы их решения.
Патентование. Все о патентовании изобретений, полезных моделей, промышленных образцов и товарных знаков.
Нерешенные задачи. Здесь идет обсуждение нерешенных задач: безопорный двигатель, вечный двигатель, преодоление гравитации и пр.
Свернуть Точные науки и дисциплины
Дебаты по Теории Относительности Эйнштейна. Все кому не лень хотят опровергнуть Теорию Относительности Эйнштейна. Вам предоставляется слово для аргументации.
Физика, астрономия, математические решения. Физико-математические вопросы, наблюдения, исследования, теории и их решение.
Физика альтернативная. Новые взгляды на физические законы, теории, эксперименты, не вписывающиеся в общепринятые законы физики.
Teхника, узлы, механизмы, электроника и аппаратура. Все про технику, приборы, детали, узлы и механизмы. Электроника, компьютеры, программное обеспечение. Новые технические решения в самых разных областях.
Биология, Генетика, Все о жизни. Генетика и другие вопросы биологии. Их развитие. Медицина. Биотехнологии, агротехника и сельское хозяйство. Эволюционные теории и альтернативные им.
Химия. Вопросы по химическим технологиям, разработкам и применению химических материалов. Химические элементы и их свойства.
Геология, все о Земле и ее обитателях. Геология, метеорология, антропология, сейсмология, атмосферные явления и непознанные эффекты природы.
Свернуть Мозговой штурм
Генератор решений. Здесь Вы можете заработать реальные деньги, помогая решать фирмам, предприятиям и частным лицам те или иные технические задачи, которые перед ними стоят. Те, кто ставят задачи перед участниками должны обозначить гонорар за ее решение и перевести указанную сумму на общий счет генератора.
Головоломки. Если у Вас есть желание поломать голову над интересными логическими задачами - Вам сюда.
Гипотезы. В этой теме идет обсуждение гипотез и предположений, основанных чисто на теории и логике.
Найди ляп! Этот раздел для тех, кто хочет мысленно расслабиться. Он посвящен задачам по поискам ляпов, которые встречаются в литературе, интернете, кино и на телевидении.
Свернуть Взгляд в будущее и настоящее
Глобальные темы. Вопросы касающиеся всех. Глобальные угрозы и злободневные темы современности.
Наука и ее развитие. Все о развитии науки, направлениях и перспективах движения научной мысли и знаний.
Новая Цивилизация. Принципы социального устройства новой цивилизации. Увеличение роли созидательного интеллекта... Отдалённые перспективы развития человечества...
Вопросы без ответов. Этот раздел посвящен вопросам и проблемам, которые до сих пор не решены. Предлагайте свои решения.
Военная стратегия и тактика современных боевых действий. Об особенностях современного военного искусства. Проблемные вопросы теории и практики подготовки вооруженных сил к войне, её планирование и ведение в различных конфликтах на планете.
Свернуть Гуманитарные науки и дисциплины
Философские дискуссии. Диспуты по вопросам жизни, сознания, бытия и иных философских понятий.
Экономика. Вопросы по экономике и о путях развития России и других стран.
Социология, Политология, Психология. В этом разделе обсуждаются вопросы, как отдельных частных исследований данных наук, так и проблема соотношения этих наук с остальными.
Образование. Все об образовании: как учить, кому учить, чему учить и кого учить.
Религия и атеизм. Вопросы религий и атеистические взгляды, религиозные споры.

Хотите разместить свою статью или публикацию, чтобы ее читали все?
Как это сделать - узнайте здесь.

Назад

 
О проекте Контакты Архив старого сайта

Copyright © SciTecLibrary © 2000-2017

Агентство научно-технической информации Научно-техническая библиотека SciTecLibrary. Свид. ФС77-20137 от 23.11.2004.