При столкновении электрона и позитрона получаем n гамма квантов чему равно n
Физики впервые увидели процесс Брейта – Уилера
Диаграммы Фейнмана, описывающие процесс Брейта – Уилера (слева) и простую аннигиляцию электрона и позитрона (справа).
STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021
Физики впервые увидели рождение электрон-позитронной пары в столкновении двух реальных фотонов. Возможность рождения электрона и его античастицы из двух квантов света была предсказана Брейтом и Уилером еще в 1934 году, но теперь физикам впервые удалось с уверенностью пронаблюдать этот процесс в эксперименте. Ученые зарегистрировали 6085 таких событий в периферических столкновениях релятивистских ядер золота с помощью детектора STAR на коллайдере RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории. Помимо всего прочего, полученные данные потенциально позволят изучить эффект двойного лучепреломления в вакууме. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.
При встрече электрона с позитроном происходит их аннигиляция — вместо пары частица-античастица рождаются два кванта света. Процесс аннигиляции знаком, пожалуй, всем, кто когда-либо сталкивался с понятием антиматерии, но не все знают, что возможен и обратный процесс: столкновение двух фотонов может породить электрон-позитронную пару. Это явление называется процессом Брейта — Уилера, и впервые он был описан еще в 1934 году. Но уже тогда ученые поняли, что вероятность экспериментального наблюдения такого эффекта крайне мала, ведь контролируемое столкновение двух фотонов кажется практически нереализуемой задачей.
Тем не менее, Брейт и Уилер допустили возможность протекания такого процесса в столкновениях релятивистских ядер. Если заряженную частицу ускорить до околосветовых скоростей, то Лоренцево сокращение приведет к ее очень сильному сжатию вдоль направления ее движения. Это значит, что и заряд частицы будет сильно сконцентрирован вдоль одной оси, а значит такая сжатая заряженная частица будет источником сильного электромагнитного поля, направленного перпендикулярно оси ее движения. Как утверждали Вайцзеккер и Вильямс в том же 1934 году, такое поле можно представить в виде волны, распространяющейся практически перпендикулярно движению исходной частицы, причем состоящей из потока реальных фотонов. По мнению Брейта и Уилера это означало, что летящие навстречу друг другу две такие заряженные частицы можно использовать в качестве источников фотонов для изучения их столкновений.
У процесса Брейта — Уилера есть несколько характерных особенностей, которые делают его еще более интересным для наблюдения. Так, квантовая природа реальных фотонов не позволяет им иметь нулевую спиральность (а процесс Брейта — Уилера описывает столкновение именно реальных, а не виртуальных фотонов). Это приводит к тому, что в результате столкновения реальных фотонов подавляется рождение векторных мезонов, а направление импульса электрона и позитрона скоррелировано с направлением движения фотонов (то есть распределение импульсов рожденных частиц анизотропно по полярному углу). Кроме того, вероятность столкновения двух фотонов сильно зависит от направления их поляризации. В случае линейно поляризованных фотонов это приводит к тому, что вероятность рождения электрон-позитронной пары с суммарным поперечным импульсом под определенным азимутальным углом Δφ к импульсу одного электрона модулируется зависимостью cos(4Δφ). Все это означает, что по регистрируемым импульсам рожденных в процессе Брейта — Уилера электронов физики могут изучить фундаментальные особенности этого эффекта.
Физики из коллаборации STAR решили изучить этот эффект с помощью одноименного детектора на коллайдере RHIC в Брукхейвенской национальной лаборатории. Они воспользовались накопленным с массивом данных по столкновениям ядер золота при энергии в 200 гигаэлектронвольт на нуклон-нуклонную пару. Сначала ученым необходимо было отобрать ультрапериферические события, при которых ядра пролетают мимо друг друга без непосредственного столкновения нуклонами, но взаимодействуют за счет описанных выше кулоновских полей, ведь именно в этом случае наиболее вероятно столкновение двух рожденных фотонов. Затем из 23 миллионов таких ультрапериферических событий исследователям нужно было выбрать те, в которых родилась электрон-позитронная пара, причем именно в ходе процесса Брейта — Уилера. Отбор осложнялся тем, что тот же продукт реакции возможен при столкновении двух виртуальных фотонов, а также одного реального и одного виртуального фотона. Искомые события ученые отбирали по большой инвариантной массе электрон-позитронной пары, ее малому поперечному импульсу, а также специфическим требованиям к ионизационным потерям электронов в детекторе и их времени пролета.
События, соответствующих процессу Брейта – Уилера (под красной линией).
STAR Collaboration / Physical Review Letters, 2021
Презентация по физике «От некоторых задачах ЕГЭ»
Описание презентации по отдельным слайдам:
О некоторых задачах ЕГЭ по атомной и ядерной физике Кодификатор по физике атома и атомного ядра Планетарная модель атома Постулаты Бора. Излучение и поглощение фотонов при переходе атома с одного уровня на другой Линейчатые спектры. Спектр уровней атома водорода n = 1, 2, 3, … Лазер Нуклонная модель ядра Гейзенберга – Иваненко. Заряд ядра. Массовое число ядра. Изотопы. Энергия связи нуклонов в ядре. Ядерные силы Дефект массы
Кодификатор по атомной и ядерной физике Радиоактивность: альфа-распад, электронный распад, позитронный распад, гамма-излучение. Закон радиоактивного распада: Дополнительно ( Еще что не вошло в кодификатор) Энергия свободной частицы Импульс частицы: Энергия покоя свободной частицы: E0 = m0c2, Связь массы и энергии свободной частицы: Активность радиоактивного распада: А = ∆N/∆t Релятивистский закон сохранения энергии
Задачи по теме: Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Излучение и поглощение фотонов при переходе атома с одного уровня на другой. Линейчатые спектры. Спектр уровней атома водорода На рисунке представлены энергетические уровни электронной оболочки атома и указаны частоты фотонов, излучаемых и поглощаемых при некоторых переходах между ними. Какова максимальная длина волны фотонов, излучаемых атомом при любых возможных переходах между уровнями Е1, Е2, Е3 и Е4, если ν13 = 7·1014 Гц, ν24 = 5·1014 Гц, ν32 = 3·1014 Гц? Решение Запишем 2 постулат Бора для заданных переходов с учетом поглощения и излучения энергии: Решаем систему уравнений и определяем наименьшую частоту и наибольшую длину волны:
Задачи на движение свободной частицы 2 способ решения с учетом релятивистских эффектов Запишем закон сохранения импульса, считая что пи-мезон релятивистская частица. Определим полную энергию пи-мезона: Запишем релятивистский закон сохранения энергии: Поделив (1) на (2) получаем тот же результат, v = c/21 = 14,6 106 м/с. Значит, приближение в случае 1 допустимо.
Задачи на движение свободной частицы По трекам вторичных электронов было обнаружено, что нейтральный пион распался на лету на два одинаковых фотона. Угол между направлениями разлета фотонов равен 900. Какова кинетическая энергия пиона и энергия каждого фотона? Энергия покоя пиона равна Е0. Будем считать пион релятивистской частицей и применим для реакции закон сохранения импульса. Обозначим β =ϑ/с., соответственно, ϑ =βс. Применим релятивистский закон сохранения энергии: Откуда: Ек = Е0 – 2Еф Е = Ек + Е0 = 2 Еф
А30(2004) Электрон и позитрон аннигилируют (оба исчезают с образованием двух гамма-квантов). Чему равна энергия, выделившаяся при аннигиляции? Массу покоя позитрона и электрона можно считать равной m0. 3) 4) А21. Энергия покоя свободной частицы равна 3,7.109 эВ. При скорости 0,4 с ее полная энергия превосходит энергия покоя на 1) 0,3.109 эВ 2) 1,5.109 эВ 3) 4,0.109 эВ 4) 5,2.109 эВ
Задачи на движение свободной частицы Пи-мезон 2,4 10-28 кг распадается на два гамма кванта. Найдите модуль импульса одного из образовавшихся гамма квантов в системе отсчета, где первичный пион покоится. Решение. Записать закон сохранения импульса с учетом направления движения фотонов: р1 = р2, Записать закон сохранения энергии с учетом взаимосвязи энергии фотонов с импульсом: Отсюда p = mc/2 = 3,6 10-20 кг м/с
Задачи на радиоактивный распад В урановой среде в начальный момент времени под действием нейтрона разделилось одно ядро урана 235. Пусть каждые два нейтрона из числа возникающих при делении вызывают новую реакцию в среднем через 10-8 с. Сколько ядер разделится через 10-7 с? 1) 210 2) 10 3) 108 107 В реакции радиоактивного превращения ядра К в Са вылетает одна частица с массой покоя не равной нулю. 1. Нейтрон 2. Позитрон 3. Протон 4. Электрон
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс профессиональной переподготовки
Методическая работа в онлайн-образовании
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Номер материала: ДВ-189475
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.
В Москве новогодние утренники в школах и детсадах пройдут без родителей
Время чтения: 1 минута
В России предложили учредить День семейного волонтерства
Время чтения: 2 минуты
Утверждены сроки заключительного этапа ВОШ
Время чтения: 1 минута
Учителям предлагают 1,5 миллиона рублей за переезд в Златоуст
Время чтения: 1 минута
В школах Тюмени запустят раздельный сбор отходов
Время чтения: 1 минута
Путин поручил не считать выплаты за классное руководство в средней зарплате
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
При столкновении электрона и позитрона получаем n гамма квантов чему равно n
Войти
Авторизуясь в LiveJournal с помощью стороннего сервиса вы принимаете условия Пользовательского соглашения LiveJournal
Nov. 8th, 2011
Материя времени. Появление видимой материи, глюон, кварки, масса кварков, бета-распад, нейтрино.
Раздел 1. Появление видимой материи: электрон, позитрон, протон, нейтрон, гелий, антиматерия.
Данная работа является развернутым (поэтапным, пошаговым) разъяснением пунктов 2.1, 2.6 и 2.7. работы «Время пришло. Материя Времени», а именно:
1.1. «В настоящее время в Космосе материя Времени существует только в двух видах: в виде видимой материи и в виде электромагнитных волн. В будущем процесс рождения новых звезд полностью прекратится, оставшиеся звезды пройдут свой жизненный цикл и через некоторый промежуток времени вся видимая материя нашей Вселенной вновь превратится в фотоны электромагнитного микроволнового излучения СВЧ-диапазона». ( Пункт 2.6.)
1.2. «В дальнейшем, примерно в этом же объеме Пространства (возможно даже и на «нашем» месте), снова повторится цикл образования видимой материи, из которой сформируется новая вселенная с галактиками, звездами, планетами и пр. Поскольку существуют процессы превращения видимой материи в фотоны электромагнитного излучения, то должны ( обязаны) существовать и обратные процессы – образование видимой материи из фотонов излучения Времени. Одним из примеров такого обратимого процесса является процесс превращения электрона и позитрона в гамма-кванты (электрон + позитрон = два гамма-кванта) и обратно: два гамма-кванта = электрон + позитрон. (См. рис.1). При этом закон сохранения массы-энергии соблюдается полностью, хотя электрон и позитрон имеют массу покоя, а гамма-кванты ее не имеют (масса электрона и позитрона целиком переходит в кинетическую энергию фотонов и наоборот)». ( Пункты 2.1б и 2.7.)
1.3. Образование электрон-позитронной пары из фотона также может происходить в кулоновских полях атомных ядер, электронов или позитронов . (См. рис.2).
1.4. Именно эти два процесса (рис.1 и рис.2 ) являются единственными и основополагающими при превращении фотонов СВЧ-излучения Времени в видимую материю (водород). Для осуществления таких реакций подводимая энергия должна быть не меньше суммы масс покоя электрона и позитрона (1,02 МэВ).(1)
Часть 1.1. Образование электрона и позитрона.
1.1.1. Две первые частицы видимой материи в виде электрон-позитронной пары появляются в результате процесса взаимодействия двух гамма-квантов (СВЧ-волн) между собой.(2)(3) Исторически, одну частицу назвали электроном и присвоили ей знак минус (материя), а другую назвали позитроном и присвоили знак плюс (антиматерия). См. рис.3.
1.1.2. После появления в пространстве «одиночных» электронов и позитронов процесс образования видимой материи резко ускоряется, поскольку появляется возможность образования новых электрон-позитронных пар при взаимодействии СВЧ-волн не только между собой («лоб в лоб»), но и непосредственно с «готовыми» электронами и позитронами, (см. пункт 1.3).
1.1.3. Поскольку СВЧ-волны, представляют собой процесс одновременного перемещения в пространстве изменяющихся электрического и магнитного полей, то в обоих случаях в ходе образования первых частиц видимой материи (электронов и позитронов) последовательно происходят следующие процессы, см. рис.4:
а) фотон теряет свою скорость ( с), «тормозится» и «останавливается». При этом материя-энергия его магнитного поля полностью (или практически полностью) переходит в материю электрических полей;
1.1.7. По неизвестным пока причинам, независимо от величины энергии «родительских» волн, абсолютно все электроны и позитроны рождаются абсолютно идентичными по своим параметрам (масса абсолютно всех электронов и протонов составляет 0,511МэВ и их заряды абсолютно одинаковы).
По-видимому, это связано непосредственно с индивидуальными свойствами материи-энергии поля-плюс и поля-минус и с учетом пункта 1.1.3а), поскольку при переходе материи магнитного поля в материю электрических полей, их начальные (имеющиеся) параметры и свойства могут существенно измениться.
Часть 1.2. Принцип образования частиц с дробным зарядом + 2/3.
1.2.1. Согласно современной теории носителями зарядов в протоне являются два кварка ( u ), имеющих дробный заряд (+2/3) каждый и один кварк ( d ), имеющий заряд (-1/3). Поскольку электромагнитная волна может делиться «вдоль» только на две равные части, то она не в состоянии самостоятельно создать такие дробные частицы. Частицы с дробными зарядами могут образоваться только на базе позитрона или электрона. Других базовых «однозарядных» частиц для образования дробных частиц, а затем и кварков в Природе не было и нет.
1.2.2. Поскольку одиночный позитрон не может самопроизвольно делиться (по массе и заряду) в необходимых пропорциях из-за собственной «механической прочности» и неделимости заряда (см. пункт 1.1.8), то он ни при каких условиях не сможет образовать частицы с дробными зарядами.
1.2.3. Однако два одиночных позитрона в обычных условиях:
— не могут даже вплотную сблизиться, так как две частицы с одноименными зарядами будут отталкиваться и поэтому при их случайной встрече «физический контакт» между ними полностью исключается.
Рис.5. Схема образования трех идентичных частиц с дробным зарядом (+2/3) при взаимодействии двух позитронов с антипараллельными спинами.
Образования трех идентичных частиц с дробным зарядом (+2/3) происходит в следующей последовательности:
а) в кулоновском поле одиночного позитрона (он в центре) образуется электрон-позитронная пара;
б) при образовании нового позитрона (заряд +1) непосредственно на «поверхности» или «впритирку» с материнским позитроном (заряд +1) появляются условия для их взаимодействия;
в) в точке вынужденного контакта позитронов они «врезаются» (внедряются) друг в друга и на короткое время появляется (условно) «сдвоенная» частица (заряд +2);
г) «сдвоенная» частица разделяется на три идентичные частицы с дробным зарядом (+2/3).
1.2.5. При появлении «сдвоенной» частицы из двух позитронов складывается следующая ситуация:
а) поскольку свободная энергия всякой изолированной системы стремится к минимуму, то она (система) стремится принять форму, имеющую минимальный объем. Поэтому объединение двух позитронов в одну частицу позволило бы получить систему с наиболее минимальной энергией, объемом и поверхностным натяжением, (см. например, источник 5). Однако два позитрона даже теоретически не могут образовать одну частицу, (см. пункт 1.2.3);
б) образовавшаяся «сдвоенная» частица также уже не может разделиться обратно на два позитрона, чтобы воссоздать систему с минимальной энергией (систему из двух частиц), поскольку в месте контакта они уже «врезались» друг в друга (внедрились, слиплись, сцепились и т.д.);
в) в «сдвоенной» частице «наружные» части по инерции стремятся сохранить свои первоначальные направления вращения, а в месте их соприкосновения появляется промежуточная зона, вещество в которой теоретически имеет «нулевое» вращение. В результате этого, у «сдвоенной» частицы разные ее части имеют три разных направления вращения и создаются вполне реальные физические (механические) предпосылки для её вынужденного разделения (распада) на три части.
г) в этой ситуации сдвоенная система вынуждена найти решение. Поскольку объединиться в одну частицу «категорически» нельзя, а разделиться обратно на две части уже «категорически» невозможно, то единственным в данном случае решением является появление новой системы из трех частиц, которая (после системы из двух частиц) наиболее полно отвечает требованию минимума энергии, объема и поверхностного натяжения. В результате происходит закономерное (или вынужденное) разделение «сдвоенной» системы на три частицы, при этом все три частицы образуются абсолютно идентичными (эталонными) по массе и заряду.
— образовавшиеся дробные частицы +2/3 являются эталонными, то есть: их масса и заряд составляют абсолютно ровно 2/3 части от заряда и массы позитрона;
При столкновении электрона и позитрона получаем n гамма квантов чему равно n
Позитроны возникают в одном из видов радиоактивного распада (позитронная эмиссия), а также при взаимодействии фотонов с энерги ей больше 1,022 МэВ с веществом. Последний процесс называется «рождением пар», ибо при его осуществлении фотон, взаимодействуя с электромагнитным полем ядра, образует одновременно электрон и позитрон.Теория Дирака описывала не только электрон с отрицательным электрическим зарядом, но и аналогичную частицу с положительным зарядом. Отсутствие такой частицы в природе рассматривалось как указание на «лишние решения» уравнений Дирака. Зато открытие позитрона явилось триумфом теор ии.В соответствии с теор ией Дирака электрон и позитрон могут рождаться парой, и на этот процесс должна быть затрачена энерги я, равная энерги и покоя этих частиц, 2×0,511 МэВ.
Позитрон оказался первой открытой античастицей. Существование античастицы электрона и соответствие суммарных свойств двух античастиц выводам теор ии Дирака, которая могла быть обобщена на другие частицы, указывало на возможность парной природы всех элементарных частиц и ориентировало последующие физические исследования. Такая ориентация оказалась необычайно плодотворной, и в настоящее время парная природа элементарных частиц является точно установленным законом природы, обоснованным большим числом экспериментальных фактов.
Из теор ии Дирака следует, что электрон и позитрон при столкновении должны аннигилировать с освобождением энерги и, равной полной энерги и сталкивающихся частиц. Оказалось, что этот процесс происходит главным образом после торможения позитрона в веществе, когда полная энерги я двух частиц равна их энерги и покоя 1,022 МэВ. На опыте были зарегистрированы пары γ-квантов с энерги ей по 0,511 МэВ, разлетавшихся в прямо противоположных направлениях от мишени, облучавшейся позитронами. Необходимость возникновения при аннигиляции электрона и позитрона не одного, а как минимум двух γ-квантов вытекает из закона сохранения импульса. Суммарный импульс в системе центра масс позитрона и электрона до процесса превращения равен нулю, но если бы при аннигиляции возникал только один γ-квант, он бы уносил импульс, который не равен нулю в любой системе отсчёта.
Источник: Позитрон
Дата создания: 13.01.2009
Последнее редактирование: 13.01.2009
При столкновении электрона и позитрона получаем n гамма квантов чему равно n
О РАЗМЕРЕ ФОТОНОВ или
ГИДРИНО ПРИРОДОЙ НЕ ПРЕДУСМОТРЕНО
Ответ на вопрос, каков размер фотона, и прост и не очень. Начнем с того, что для волн радиочастотного диапазона речь о размере фотона бессодержательна.
Во-первых, фотон как электромагнитная по природе волна и такой же природы радиоволна отличаются друг от друга не только длинами и, соответственно, частотами и обретенными ими энергиями, но также и структурой, обусловленной физическим механизмом возникновения [2],[4].
В самом деле, излучения радиоволнового диапазона возникают при разрядах тока между двумя электродами разрядника (линейные молнии относятся к безэлектродным). И распространяются радиально в стороны от оси вибратора Герца, разрядника или осциллятора. Всё множество плоскостей поляризации таких радиоволн определяется направлением оси разрядника, «память» о которой они сохраняют.
Во-вторых, распространяясь в пространстве, они, радиоволны, приобретают как бы сферическую форму. Хотя на самом деле они «рождаются» также бубликами. (Всё это похоже на то, как изменяется форма воздушного шарика от первоначальной, исходной, когда его надувают или накачивают.) В отличие от воздушного шарика, размер радиоволновых бубликов, трансформирующихся в почти сферу, растет со скоростью света, причем безгранично. Поэтому их «теоретически» представляют плоскими монохроматическими.
Так думалось до последнего времени и думалось правильно, но не во всех случаях, как оказалось, этим Природа и ограничилась (см. ниже).
В-третьих. Фотоны и ВДБ не только не распространяются радиально, но сохраняют свой размер в течение всего времени преодоления вселенских расстояний. Это обусловлено тем, что в их «устройстве» Природой заложен стягивающий механизм, эффект «обруча». Этот эффект не был известен физикам, как и то, что основой этого стягивающего эффекта является своего рода «стержень» (четвертое отличие) в виде кванта магнитного потока. Магнитное поле в нем исчисляется тысячами Тесла (напомним: П.Л.Капице удалось с помощью взрыва достичь около 50 Тесла).
Именно этими особенностями (есть и другие) фотон и похож на корпускулу, как бы на частицу. Выходит, что такое образование электромагнитной волны в виде бублика с таким квантом магнитного потока – это ни что иное, как частица. И все-таки это не частица, а волна в виде тороидального солитона, в основе которого всегда содержится один квант магнитного потока, заключенный (стянутый) множеством поверхностных циркуляций векторного потенциала. Поэтому и магнитное, и электрическое поле и ВДБ, и фотона всегда перпендикулярны друг другу что подтверждает электродинамику Максвелла. Более полно различия между ВДБ и фотонами, с одной стороны, и волнами радиодиапазона, с другой стороны, показаны в [2],[4].
Все солитоны в большей или меньшей (цунами) степени похожи на корпускулы. Среда, из которой они изваяны, не истекает из их объема, а сохраняется. Это еще одно отличие. Посмотрите на кольца дыма, выдыхаемых искусным курильщиком, или исторгаемых из ящика Вуда, или из жерла вулкана Этна.
Отступление. И может быть, только в «теле» цунами, распространяющемся радиально от места возникновения [7], масса (объем) обретенной воды, хотя теоретически и сохраняется, но зато вследствие изменения размера (2πR, где R – расстояние от источника образования цунами) уменьшается, худеет толщина «бублика». Цунами в декабре 2004 года был рожден длинным (больше 100 км) линейным разломом и потому обрушил свою, не успевшую «похудеть» толщину линейной части «бублика», а, следовательно, и всю почти первоначальную разрушительную мощь на густо населенные берега Индонезии. Оно, цунами, и двигалось в виде почти прямого отрезка «бублика», и не теряло своей энергии, распространяясь на километры вглубь берега, суши, и наносило разрушающие удары, как жесткий и упругий резиновый вал, сохраняющий в значительной степени в силу линейности диаметр-толщину бублика.
Согласно установленному автором этих строк соотношению (корпускулярно-волновой связи) [2],[4],
и ранее де Бройлем полученной длины волны его имени,
имеем (ниже формулы пишутся без символов векторов)
но в [2],[4] установлено из (1) и соотношение mcv = eA = E = hν
Z = 4(λ/2π) + диаметр дырки (6Z)
Приведем несколько примеров.
Пример № 1. Какова длина волны де Бройля и фотона гамма-кванта величиной 511000 эВ? Такие два гамма-кванта излучаются при так называемой аннигиляции электрона и позитрона. На самом деле происходит самая настоящая рекомбинация двух разноименных зарядов-ионов причем с сохранением самих материальных частиц, как и в рекомбинациях атомарных и молекулярных ионов. От того, что они в единственном числе и по размеру и по массе на пять и более порядков меньше, они не лишаются ионного статуса. Он не утрачивается, он сохраняется.
Но это ведь и есть волна де БРОЙЛЯ, а, значит, и фотона. А заодно и их размер (6Z).
Мы пришли к противоречию. В самом деле, известно [2],[3],[4] ведь, что при т.н. аннигиляции электрон и позитрон сталкиваются и образуют диполь-гантельку (е+е-), размер которой известен в виде удвоенного классического радиуса электрона [1]
Сравнение (7) и (9) показывает, что они различаются на три порядка. А ведь в обоих случаях речь идет о рекомбинации электрона и позитрона.
В чем дело? Дело в том, что электрон и позитрон при столкновении (аннигиляции) не превращаются в энергию в виде двух гамма-квантов по 0,511 МэВ, которые при этом действительно излучаются, а образуют дипольку в виде гантельки (е+е-) с зарядами, разъединенными расстоянием (8) и (9). И она «ныряет» в море Дирака и становится одним из узлов бесконечной решетки «темной материи»[2], [3]. Для того чтобы массы электрона и позитрона не превращались в энергию, у этой пары (в «бесконечном» удалении друг от друга) достаточно (точно столько, сколько нужно) кулоновской энергии, о чем и свидетельствует (8).
А в (7) приведена длина волн де Бройля и фотонов, превратившихся в гамма-кванты по 0,511МэВ. Таким образом, (9) – это размер частиц, электрона и позитрона, и дырки, которую они образуют в ВДБ и оставляют, покидая её, а (7) – длина их волн де Бройля и, соответственно, фотонов.
Интересно, а какова скорость электрона в момент столкновения с позитроном, т.е. в момент их, так называемой аннигиляции? Как известно, импульс фотона, гамма-кванта определяется по формуле
Энергия нам известна: Е = 0,511 МэВ = mec 2 Подставим в (*) и получим v = c. Подчеркнем: V = C. Электрон достиг скорости света, и его масса никак не возросла. И это подтверждается излучениями именно таких (точно 0,511 МэВ) по величине гамма-квантов многими вселенскими светилами в галактиках. Без отклонений.
Пример № 2. Известно ведь, что заряд протона таков же, как и позитрона. Возникает мысль, что комптоновская длина электрона (а это размер ВДБ) как бы соответствует такому энергетическому уровню орбитального электрона, как если бы он, падая на ядро водорода, обрел орбиту радиуса (7). Поставим ей в соответствие n = 0.
Сейчас принято считать, что главное квантовое число представляет собою последовательность целых чисел n = 1,2.3,4,5,. Мы, следовательно, и не подразумевали, что теоретически существует и n = 0. И это очень важно. Для сторонников идеи о гидрино.
Не повезло сторонникам ХЯС с выбором именно этого направления. Оно тупиковое, как оказывается.
Темная материя [2],[3] выполняет свои электродинамические функции и не только. И очень возможно, что темная материя служит тоже своего рода строительным материалом для нуклонов и ядер. Из водорода с гелием состоят чуть ли не все сто процентов Вселенной. И все кружится в вихрях, горит звездными ядерными котлами, взрывается, черными дырами поглощается и вновь возрождается. И даже жизнь неведомо как возникает, эволюционирует, распространяется, достигает высоких интеллектуальных взлетов и вершин и тем самым поддерживается. Благодаря тому, похоже, что оптический диапазон света (и сказал БОГ: ДА БУДЕТ СВЕТ. ) ограничен Ридбергоскими 13.6 эВ.
Пример №3. Определим величину кванта энергии волны де Бройля электрона на основной стационарной орбите атома водорода, т.е. при n = 1. Для этого воспользуемся формулами (4) или (5). Пусть будет (5)
Без найденной нами [2],[4] формулы (1) не обойтись. Заменим в (1) v на v = c/137 = αс
hν = mc 2 /137 = αmc 2 (10)
А так как числитель справа в (10) соответствует кванту энергии 511 000 эВ, то получим
hν = (511000 /137)эВ (10а)
Это будет (по логарифмической линейке) примерно 3730эВ. А так как [2], [4]
то при n = 2 уровень энергии электрона и его ВДБ понизится до примерно 1865эВ. Но тогда получается абсурд, полный абсурд. И повторимся. В спектре излучений атома водорода нет таких энергий. Весь спектральный диапазон атома водорода, т.е. вся энергия его ионизации составляет
R∞ = 13,605 6981 эВ. (12)
В чем дело? А давайте сравним это в частотах.
Выразим частоты (что равносильно их квантам энергии) фотонов и волн де Бройля, возникающих при сходе (покидании) ВДБ с электрона как свободно двигавшегося, так и орбитального при n = 1. Обозначим их так: νλ.
νλ = (с/λ) = с(me 2 /hћ) = c/2πr (13)
Легко усмотреть, что частота равна числу оборотов электрона в секунду.
Представим таким же путем и Ридберговские частоты ν∞
ν∞ = cR = c(me 2 /4πћ 3 c) = e 2 /4πћr (14)
Отношение (13) к (14) показывает нам, что в их основах заложены принципиально различные по величине энергетические арсеналы
А теперь разделим (10а) на (15) и получим энергию ионизации атома водорода 13,6 эВ.
В голове это не укладывается.
Совершенно не понятно, как физически осуществляется этот разрыв в уровнях энергии, как образуется и скачок вверх и он же – обрыв вниз. В чем состоит интерес Природы? Как ей это удалось? И как нам, человекам, понять это чудо?
И все-таки, первый вывод таков: частоты и фотонов и ВДБ, обусловленных сходом ВДБ со свободного и находившегося в основном состоянии электрона, ее родителя и носителя (ВДБ, покинутая электроном или покинувшая его), в принципе базируются на энергетическом арсенале, который в 2.137 = 2/α раз превышает энергетику фотонов спектрального диапазона атомов водорода.
Примечание. Заглянув в Интернет на страницу «Что такое фотон?» (именно оттуда и узнал, что физиков волнует вопрос, каков размер фотона), как-то наткнулся и на статью Ф.М.Конарева «Заблуждения Нильса Бора» [5].
А спектр дает 3,40 eV. Как видим, не смог он, Конарев, справиться с алогичными балансами энергий при воздействии внешнего фотона на электрон основного энергетического уровня, и пришел в «ярость».
Опустим еще ряд его теоретических выкладок и услышим гневное:
Поэтому Ф.Канарев и решил, что Нильс Бор заблуждался и тем самым причинил науке и человечеству ущерб. Что ж, видимо, за эти два десятилетия (с 1993г) многие читали его претензии к основателям и определенных достижений науки и мировоззрения. И также удивлялись. И автор этих строк тоже, грешным делом, попал в эту ловушку. Пока иначе ее не назовешь.
В самом деле, действуя на атом основного состояния фотоном, мы действительно полагали, что энергия этого фотона добавляется к энергии электрона, находящегося в первом, основном, состоянии. А оказалось, что это не так [5]. Объяснить это можно: на этот энергетический уровень электрон попал не благодаря энергетическим манипуляциям в зоне спектров, не только благодаря спектральным излучениям ранее возбужденного атома водорода. Он попадает туда примерно таким же путем, как попадают планеты в логово Солнца, звезд. Допустим, планета сначала была независимой со своей кинетической энергией, а когда попала в сферу гравитации Солнца, то оказывалось, что ее, планеты, кинетической энергии недостаточно, чтобы преодолеть захватническую силу светила. И была захвачена, возможно, с некоторым избытком энергии. Так и в данном рассматриваемом случае с атомом водорода. Избыток кинетической энергии есть, но он на два порядка ниже.
Но как бы там не было, но аналогия здесь присутствует: атом водорода образуется из независимых друг от друга [2],[4] протона-ядра и электрона с сопровождающей и сидящей на нем волной де Бройля. Причем это пара, электрон и его ВДБ, еще до захвата их протоном уже обладали кинетической энергией, равной
Это энергетическое состояние (уровень) электрона на орбите n = 1 недаром называют основным. Он, основной, служит почти непреодолимой границей, разделяющей зоны с уровнями n = 0,1 от зоны с уровнями n = 2,3,4,… В этих зонах принципиально различны законы формирования и существования ВДБ и фотонов. Вне спектральной зоны атома водорода кинетическая энергия электрона подчиняется закону (11), умноженному на е.
eA = (hν) = mc(e 2 / ћn) = mcv, (16)
Выше было показано, насколько различны арсеналы энергии, на основе которых в них происходят физические процессы образования ВДБ и фотонов (в первой зоне) и образования спектров (во второй зоне). Природа как бы отделила арсенал энергетики, предназначенный для возникновения жизни и её процветания, от арсенала энергетики неживой её части.
А вот дальше одни сплошные вопросы. На уровни n = 1 и n = 2 возложены Природой обязанность быть переходным диапазоном и даже стыковочным между выявленными выше двумя энергетическими арсеналами. Природе это удалось. А как? Как человекам понять это? Парадокс!?
1. АЛЕНИЦИН А.Г., БУТИКОВ Е.И., КОНДРАТЬЕВ А.С. Краткий физико-математический СПРАВОЧНИК, М, «Наука», 1990;
2. Мантуров В.В. От кристаллических нуклонов и ядер к разгадке распределения простых чисел М, 2007;
3. Мантуров В.В. Ядерные силы. Предложение разгадки, Техника молодежи, 02, 2006;