<Решение фундаментальной проблемы>
<Решение от Юсупова Роберта>
Me këtë rast informoj të gjithë qytetarët e interesuar dhe të interesuar të të gjitha vendeve dhe popujve se problemi themelor i fizikës, problemi i konstantës strukturë e imët. E sqaruar kuptimi fizik strukturë e imët konstante. Është gjetur formula përcaktuese për konstantën e strukturës së imët.
Duhet thënë menjëherë se disa artikuj të mëparshëm të përgatitur me mesazh të ngjashëm në lidhje me zbulimin dhe me llogaritjet e hollësishme për të justifikuar dhe vërtetuar këtë zbulim iu dërguan komunitetit fizik të Rusisë në institute të ndryshme fizike dhe astronomike dhe në redaksitë e revistave shkencore. Artikujt u dorëzuan në revistën shkencore të fizikës UFN në 2013 dhe 2016, por u refuzuan nën të njëjtat pretekste joserioze të largëta. Një fat i ngjashëm patën këta artikuj kur u dërguan redaktorëve të revistave PZhETP, JETP, Doklady AN, Vestnik MSU (seri 3, Fizikë dhe Astronomi).
Të gjitha këto redaksi janë të organizuara sipas parimit të gangsterëve: lejohen vetëm njerëzit e tyre, jo “të huajt”. Letrat e dërguara Akademisë së Shkencave Ruse drejtuar tre presidentëve mbetën pa përgjigje. Letrat iu dërguan edhe Ministrisë së Arsimit dhe Shkencës së Federatës Ruse, me kërkesë për të dhënë një vlerësim objektiv, të paanshëm të rëndësisë dhe konsistencës shkencore të "Teorisë së Natyrës" dhe nivelit të saj botëror. zbulimet shkencore. Ne do të flasim për këto përgjigje dhe çregjistrimet dhe do të themi disa fjalë më vonë. Së pari, le të themi se përgjigjet ishin negative.
Le të merremi me biznesin tani. Le të flasim për strukturën e mirë të vazhdueshme (PTS, FSC) dhe zgjidhjen e problemit PTS të paraqitur në kuadrin e "Teorisë së Natyrës" nga Robert Yusupov. Formati të këtij neni sepse "Prosary" nuk lejon përdorimin e formulave matematikore, ndaj shpjegimi do të jepet kryesisht me fjalë. Për një njohje më të hollësishme, serioze dhe të plotë (me formula dhe prova), duhet t'i referoheni artikujve të autorit mbi "Teoria e natyrës".
Por e gjerë thënie e famshme në lidhje me PTS-në e një fizikani tjetër të shquar teorik të shekullit të 20-të, Wolfgang Pauli: "Kur të vdes, gjëja e parë që do të shqyrtoj duke pyetur djallin është se cili është kuptimi i konstantës së strukturës së imët?"
Max Born shprehu mendimet e mëposhtme për PTS:
"Një teori më e përsosur do të duhej të nxirrte numrin ("alfa" - shënimi i YURA-s) duke përdorur arsyetim thjesht matematikor, pa iu referuar rezultateve të matjes."
"Por fakti që ("alfa" - shënimi i YURA) ka një vlerë prej 1/137, dhe jo ndonjë tjetër, natyrisht, nuk është çështje rastësie, por një ligj i natyrës. Është e qartë se shpjegimi i numrit ("alfa" - shënimi i YURA) është një nga problemet qendrore shkencat natyrore”.
PTS shfaqet në relacionin që lidh sasitë fizike: konstanta e Planck-ut, ngarkesë elementare dhe shpejtësia e dritës. Lidhur me këtë, fizikani teorik anglez, Paul Dirac, ka shkruar: “... nuk dihet pse kjo shprehje ka këtë kuptim të veçantë dhe jo një tjetër. Fizikanët kanë paraqitur ide të ndryshme për këtë, por ende nuk ka një shpjegim të pranuar përgjithësisht.
==================
Autori fillimisht nuk i vuri vetes detyrën për të gjetur një zgjidhje për problemin e PTS. Në përgjithësi, problemi PTS tingëllon kështu: shpjegoni kuptimin fizik të konstantës së strukturës së imët dhe, nëse është e mundur, gjeni formulat përcaktuese për PTS. Autori i vendosi vetes një "modest" detyrë e thjeshtë: gjeni, gjeni njësitë natyrore të natyrës: gjatësia, masa, koha. Për këtë qëllim, natyrisht, fillimisht u parashtrua hipoteza ( hipoteza shkencore!) për ekzistencën e njësive të tilla në natyrë.
Autori i “Teorisë së Natyrës” dhe i këtij artikulli i përmbahet plotësisht të vetmes pikëpamje të vërtetë dhe korrekte dialektike-materialiste të natyrën përreth, e cila u zhvillua nga e vetmja filozofi shkencore - filozofia marksiste-leniniste dhe pjesa e parë e saj, materializmi dialektik. Botëkuptimi im është dialektik-materialist. Metoda ime e njohjes dhe studimit të natyrës është tërësisht një metodë dialektike-materialiste, e zhvilluar nga K. Marksi në mesin e shekullit të 19-të. Ajo që sapo u shpall ishte baza, themeli, thelbi, pozicioni fillestar dhe pozicioni i vetëm dhe drejtues i autorit përgjatë gjithë rrugës së gjatë të kërkimit mbi themelet e natyrës dhe universit. Autori i vuri vetes qëllimin për të gjetur manifestime specifike (dukuri, paraqitje) të materies në natyrë. Këto synime janë arritur.
Gjatë rrugës, u zgjidhën një sërë problemesh themelore ideologjike të themeleve të fizikës dhe kozmologjisë, përfshirë problemin e PTS. Rezultatet e hulumtimit të autorit janë paraqitur në "Teoria e Natyrës", e cila është në thelb një fizikë dhe kozmologji e re materialiste. Sukseset dhe arritjet e “Teorisë së Natyrës” i bëjnë përshtypje edhe vetë autorit. Një nivel i ri më i lartë është arritur në njohjen e njeriut për natyrën dhe ligjet e saj. Është arritur një kuptim më i thellë i natyrës dhe ligjeve që veprojnë në të. Materia vendoset në ballë në fizikë dhe kozmologji. Lënda u fut në gjirin e fizikës si një sasi fizike bazë.
Fizika ka dalë nga një krizë sistematike e gjatë, e zgjatur, shekullore, e krijuar nga braktisja nga linja materialiste dhe tranzicioni nën kujdesin, "nën flamurin" e idealizmit "fizik". Kjo miqësi shekullore, angazhimi i partisë së fizikantëve ndaj idealizmit “fizik”, i kushtoi shtrenjtë vetë fizikës: fizika pushoi së qeni shkencë. Shkëputja, largësia, madje edhe armiqësia ekstreme dhe e pambuluar e të gjithë partisë së fizikantëve ndaj materializmit, materializmit dialektik, ndaj lëndës si bazë e universit, natyrës, ndaj materies si esencë e natyrës dhe substancës së saj, luajti një shaka mizore me fizikantët. vetë dhe e çuan fizikën në kënetën e një krize të thellë sistem-formuese. Nuk ka rrugëdalje nga kjo krizë brenda kornizës së respektimit të filozofisë së idealizmit.
Vetëm një ndërprerje vendimtare midis fizikës dhe filozofisë së idealizmit "fizik" dhe një kalim vendimtar në pozicionin e materializmit dialektik i lejoi fizikës moderne, siç tregohet në Teoria e Natyrës, të dilte nga kjo krizë dhe të kthehej në sistemin e shkencave natyrore. .
Kërkimi i vërtetë për njësitë natyrore të natyrës (masa, gjatësia dhe koha) u drejtua nga krijimi i një sistemi tre ekuacione komunikimet. Ekuacionet e lidhjes përdorën tre koeficientë të panjohur të lidhjes midis njësive natyrore të natyrës (të kërkuara) dhe njësive SI (të njohura, të dhëna). Prandaj çështja e gjetjes së njësive natyrore të natyrës u reduktua në çështjen e gjetjes së këtyre koeficientëve të lidhjes. Duheshin përcaktuar këta koeficientë bashkimi.
Një ekuacion ishte, në fakt, përcaktimi (sipas formulës përcaktuese) i sasisë themelore fizike (FPV) të shpejtësisë maksimale në natyrë (ky është një analog i shpejtësisë së dritës në vakum për fizika moderne).
Ekuacioni i dytë, në mënyrë të ngjashme, ishte përkufizimi (sipas formulës përcaktuese) i sasisë themelore fizike (FPV) të sasisë gravitacionale të Universit (ky është një analog i konstantës gravitacionale të Njutonit në teorinë e fizikës moderne, TSF).
Formulat përcaktuese bazoheshin në njësitë natyrore të natyrës (masa, gjatësia, koha) që duheshin gjetur. Dy ekuacionet e para ishin mjaft të dukshme. Kur kaluam në njësitë SI, morëm në anën e djathtë të formulave përcaktuese (ekuacionet) vlerat numerike të njohura për shpejtësinë e dritës dhe konstantën gravitacionale të Njutonit. Me këtë, dy FPV u përfshinë në ekuacionet e bashkimit.
Për ekuacionin e tretë, kishin mbetur edhe dy PDF të tjera: ngarkesa elementare në natyrë (ngarkesa e elektronit) dhe konstanta e strukturës së imët. Barazia e tretë përcaktuese (identiteti) që çon në një ekuacion me koeficientë të panjohur bashkimi ishte përkufizimi i momentit elementar. Siç dihet nga fizika, impulsi i sasisë fizike (I) është produkt i masës së një trupi, një grimce dhe shpejtësisë së tij (të tij): I=m*v. Në rastin e shpejtësisë së dritës, kjo shprehje do të marrë formën: I=m*c.
Por shpejtësia maksimale në natyrë (quhet në teorinë e fizikës moderne (TSF) shpejtësia e dritës në vakum) përcaktohet si raporti i njësive natyrore (ato do të jenë gjithashtu vlerat minimale) të natyrës së gjatësisë dhe koha: c=l/t. Duke marrë parasysh këtë marrëdhënie, formula për momentin elementar do të shkruhet si më poshtë: I=m*l/t. Kjo do të jetë formula përcaktuese e impulsit elementar për disa grimca materiale ende të panjohura. Kjo grimcë materiale do të jetë një standard natyror i njësive natyrore të gjatësisë (l), masës (m) dhe kohës (t). Kur kalojmë në SI, do të marrim disa shprehje nga koeficientët e bashkimit.
Do të lindë pyetja: "Me çfarë duhet të barazohet kjo shprehje"? Autori supozoi se kjo duhet të jetë një konstante sasie pa dimensione e strukturës së imët, ose më mirë reciproke PTS. Arsyetimi i mëtejshëm tregoi korrektësinë e supozimit të këtij autori.
Por së bashku me këtë supozim (hipotezën e PTS) dhe madje disi më herët, autorit iu desh të bënte një tjetër zbulim themelor vërtet universal dhe të mëparshëm. Ky zbulim i mëparshëm ishte se impulsi elementar I=m*l/t i një grimce materiale standarde të natyrës duhet të jetë një njësi pa dimension në sistemin e njësive natyrore të natyrës: masa (m), gjatësia (l) dhe koha (t) .
Nga këtu rrjedh menjëherë përfundimi se sasitë fizike janë njësi natyrore të natyrës: gjatësia (l), masa (m) dhe koha (t) duhet të jenë të ndërvarura (së bashku) madhësi fizike dhe formula për këtë varësi është si vijon: m*l / t=1, ku njësia pa dimension është në të djathtë.
Secili prej këtyre zbulimeve:
1) impulsi elementar është një njësi pa dimension,
2) impuls elementar në natyrë ekziston një impuls i grimcave minimale materiale në natyrë (kokrrat e materies),
3) një kokërr materie është një referencë materiale natyrore "bartës" i sasive fizike të njësive natyrore të masës, gjatësisë dhe kohës (m, l, t),
4) njësitë natyrore të natyrës, masës, gjatësisë dhe kohës (m, l, t), si madhësi fizike, janë të varura në agregatin e PV-ve dhe varësia e tyre jepet, e përcaktuar me formulën m*l/t=1,
5) konstanta e strukturës së imët është një sasi fizike pa dimension, e përcaktuar nga një shprehje fizike shumë e thjeshtë: alfa = 1 s/(1 m * 1 kg) (shih figurën)
shpenzimet Çmimin Nobel sipas mendimit tim modest. Kjo, siç thonë ata, është e qartë për një iriq!
Por partia e modernes fizikantë rusë(pa dyshim, armiqtë e progresit) nuk mund ta kuptojnë këtë në asnjë mënyrë për 6 vitet e fundit, duke bllokuar fort "Teorinë e Natyrës" dhe duke heshtur arritjet dhe sukseset e saj vërtet revolucionare. Me sa duket, titulli i fizikantëve budallenj "detyron". Secilit të vetin, siç thonë ata! Është turp për shtetin, për Rusinë!
Kjo shprehje fizike (alfa = 1 s/(1 m * 1 kg)) tregon se PTS nuk është një sasi fizike themelore (FPV), domethënë një sasi e vërtetë natyrore, siç është, për shembull, shpejtësia maksimale në natyrë. (shpejtësia e dritës në vakum) ose madhësia gravitacionale e Universit (konstanta gravitacionale e Njutonit) ose ngarkesa elementare në natyrë (ngarkesa e elektronit). PTS është një sasi fizike që përcakton lidhjen e tre njësive SI: gjatësia (1 metër), masa (1 kilogram) dhe koha (1 sekondë).
Vlera e PTS është për shkak të zgjedhjes sonë të rastësishme të njësive SI. PTS është një sasi fizike e krijuar nga njeriu, por jo FPV. Nuk ka PTS në Natyrë. Kuptimi fizik i PTS kushtëzohet dhe përcaktohet plotësisht nga formula e tij përcaktuese alfa = 1 s/(1 m * 1 kg).
Kjo, ndoshta, është e gjithë historia për konstantën e strukturës së imët, zgjidhjen e problemit të së cilës e gjeti Robert Jusupov, shërbëtori juaj modest, në vitin 2013!
Por partia e fizikanëve modernë rusë, elita fizike, autoritetet fizike ende nuk e njohin këtë arritje, këtë sukses, së bashku me arritjet e tjera jo më pak të shquara në fizikë dhe kozmologji, të paraqitura në "Teorinë e Natyrës" të panjohur të autorit.
==================
Literatura:
Artikuj mbi "Teoria e Natyrës" http://vixra.org/author/robert_yusupov,
Lista e zgjidhjeve të zgjidhura nga "Teoria e Natyrës" problemet themelore universi, themelet e natyrës, struktura dhe evolucioni i Universit, problemet e fizikës dhe kozmologjisë, materializmi dialektik http://vixra.org/pdf/1509.0278v1.pdf.
https://ru.wikipedia.org/wiki/Fine_structure konstante.
http://physics.nist.gov/constants.
Biblioteka Kuantike. Numri 066. Feynman R. QED - një teori e çuditshme e dritës dhe materies Moskë: Nauka, 1988. - 144 f. - (Biblioteka Kuantike, numri 66).
Max Born. Numri misterioz 137. UFN, 1936, T. XVI, bo. 6.
C. Kitel, W. Knight, M. Ruderman. Mekanika. Kursi i fizikës në Berkeley. M., "Shkenca", 1975.
Dirac P.A.M. Grimcat elementare. M. "Shkenca", 1965, numri 3.
==================
31 mars 2018
Sinqerisht.
Robert Jusupov, studiues i lirë, materialist dialektik, komunist.
Ekuacione të ndryshme dhe formula fizike përmbajnë një numër konstantesh të ndryshme numerike. Disa nga këto konstante janë numra të huazuar nga matematika e pastër. Shembull: numri 3.14159..., i njohur më mirë me të Emri grek π . Ne e dimë kuptimin π në miliarda shifra dhjetore, dhe jo duke e matur atë, por duke e llogaritur bazuar thjesht përkufizimi matematik: π është raporti i perimetrit me diametrin. Të tjera numrat matematikë, të tilla si rrënja katrore e dy dhe numri i shënuar me shkronjë e, gjithashtu mund të llogaritet me saktësi të pafundme, nëse vetëm dikush dëshiron ta bëjë këtë.
Por në formulat fizike Ka edhe numra të tjerë që nuk kanë një origjinë specifike matematikore. Ata mund të quhen numra empirikë. Për shembull, në fizika bërthamore përdoret një marrëdhënie shumë e rëndësishme ndërmjet masës së protonit dhe masës së neutronit. E tij vlerë numerike i njohur me shtatë numra dhjetorë: 1.001378. Deri më sot, nuk ka asnjë mënyrë të njohur për të llogaritur sa vijon dhjetore thjesht matematikisht. Ju duhet të shkoni në laborator dhe t'i matni ato. Më themelore nga këta numra empirikë u jepet titulli "konstantet botërore". Konstanta e strukturës së imët është një nga këto konstante botërore. si π , shënohet konstanta e strukturës së imët Letra grekeα (alfa). NË letërsi popullore Vlera e saj e përafërt shpesh jepet si 1/137. Më e saj vlerën e saktë e njohur deri në shifrën e njëmbëdhjetë dhjetore: 0.00729735257, dhe kjo është një nga konstantat fizike të matura më saktë.
Konstanta e strukturës së imët është një shembull i një sasie që fizikanët e quajnë konstantet e bashkimit. Çdo konstante bashkimi shoqërohet në teorinë kuantike të fushës me një nga ngjarjet bazë, me një lloj të caktuar kulmi në diagramin e Feynman. Konstanta e bashkimit është një masë forca ose intensiteti ndërveprim i përfaqësuar nga një kulm i tipit përkatës. NË elektrodinamika kuantike lloji kryesor i kulmeve korrespondon me emetimin e një fotoni nga një elektron. Le të shqyrtojmë më në detaje se çfarë ndodh kur një foton emetohet.
Mund të fillojmë me pyetjen: çfarë përcakton pikë specifike, në të cilën një elektron, duke lëvizur në hapësirë-kohë, lëshon një foton? Përgjigja është se asgjë nuk përcakton - fizika në nivel mikro është e paparashikueshme. Natyra përmban një element të rastësisë që fjalë për fjalë e çmendi Ajnshtajnin në të tijën vitet e fundit. "Zoti nuk luan zare!" - protestoi Ajnshtajni. Por pavarësisht nëse Ajnshtajnit i pëlqente apo jo, natyra nuk është deterministe. Në natyrë, siç thashë, ekziston një element rastësie që është ndërtuar në Ligjet e Fizikës në nivelin më të thellë, dhe as Ajnshtajni nuk mund të bënte asgjë për këtë. Por vetëm për shkak se natyra nuk është deterministe nuk do të thotë se është plotësisht kaotike. Këtu hyjnë në lojë parimet e mekanikës kuantike. Ndryshe nga fizika e Njutonit, mekanika kuantike nuk e parashikon kurrë të ardhmen bazuar në informacionin për të kaluarën. Në vend të kësaj, ai ofron rregulla shumë të sakta për llogaritjen e probabilitetit të ndryshme rezultate alternative eksperiment. Nuk ka asnjë mënyrë për të parashikuar vendndodhjen përfundimtare të një fotoni që kalon përmes çarjes, as nuk ka asnjë mënyrë për të parashikuar me saktësi se ku në trajektoren e tij një elektron do të lëshojë një foton ose ku një elektron tjetër do të jetë në gjendje ta përthithë atë. Por ka një probabilitet të caktuar për këto ngjarje.
Një ilustrim i mirë i kësaj mundësie është funksionimi i tubit katodik të një televizori të vjetër. Drita që vjen nga një ekran televiziv përbëhet nga fotone të prodhuara nga elektronet që përplasen në ekran. Elektronet emetohen nga një armë elektronike në pjesën e prapme të tubit të figurës dhe drejtohen drejt ekranit me anë elektrik dhe fusha magnetike. Por jo çdo elektron që godet ekranin lëshon një foton. Disa rrezatojnë, por shumica jo. Përafërsisht, probabiliteti që një elektron i caktuar të lëshojë një sasi drite jepet nga konstanta α e strukturës së imët. Me fjalë të tjera, vetëm një nga 137 elektrone lëshon një foton. Kjo do të thotë se α është probabiliteti që një elektron, duke lëvizur përgjatë trajektores së tij, të denjë të emetojë një foton.
Feynman nuk vizatoi vetëm fotografi. Ai shpiku një sërë rregullash për llogaritjen e probabiliteteve procese komplekse treguar në këto foto. Me fjalë të tjera, ai shpiku një aparat të saktë matematikor që parashikon probabilitetin e çdo procesi në lidhje me ngjarjet më të thjeshta: përhapësit dhe kulmet. Në fund të fundit, probabilitetet e të gjitha proceseve në natyrë reduktohen në konstante bashkuese si α.
Konstanta e strukturës së imët kontrollon gjithashtu intensitetin e proceseve të përfaqësuara nga diagrami i shkëmbimit, i cili, nga ana tjetër, përcakton forcën ndërveprimi elektrik ndërmjet grimcave të ngarkuara. Ajo përcakton se sa bërthama atomike tërheq elektronet në vetvete. Si pasojë, ai përcakton madhësinë e atomit dhe shpejtësinë me të cilën elektronet lëvizin në orbitat e tyre, dhe në fund kontrollon forcat që veprojnë ndërmjet atome të ndryshme, të cilat i lejojnë ato të kombinohen në molekula. Por më e rëndësishmja është se nuk e dimë pse ka vlerën 0.00729735257 dhe jo ndonjë vlerë tjetër. Ligjet e Fizikës të zbuluara në shekullin e 20-të janë provuar të jenë shumë të sakta dhe të dobishme, por origjina e këtyre ligjeve mbetet një mister.
Teoria pas kësaj bote të thjeshtuar të elektroneve, fotoneve dhe bërthamave pika është elektrodinamika kuantike dhe versioni i Feynman-it për të ka qenë tepër i suksesshëm. Duke përdorur metodat e zhvilluara nga Feynman, vetitë e fotoneve, elektroneve dhe pozitroneve u përshkruan me saktësi të mahnitshme. Për më tepër, nëse teorisë i shtohet një version i thjeshtuar i bërthamës, atëherë me të njëjtën saktësi të jashtëzakonshme është e mundur të përshkruhen vetitë e atomit më të thjeshtë - atomit të hidrogjenit. Në vitin 1965, Richard Feynman, Julian Schwinger dhe fizikani japonez Shin-Ichiro Tomonaga morën çmimin Nobel për punën e tyre në elektrodinamikën kuantike.
Fundi i aktit të parë.
Nëse në aktin e parë veprimi teatror kufizohej vetëm në dy personazhe, atëherë në aktin e dytë shpaloset në skenë një telajo epike me qindra aktorë. Grimcat e reja të zbuluara në vitet 1950 dhe 1960 u bashkuan me radhët e teatrove të pakontrollueshëm dhe në skenë, përveç elektroneve dhe fotoneve, u shfaqën neutrinot, muonet, tau leptonet, u-kuarkët, d-kuarkët, kuarkët e çuditshëm, kuarkët sharm. kuarkët, t-kuarkët, gluonet, bozonet W dhe Z, bozonet Higgs dhe aktorë të tjerë. Asnjëherë mos i besoni dikujt që thotë se fizika e grimcave është elegante. Ky grumbull emrash grimcash pasqyron të njëjtin konglomerat masash, ngarkesa elektrike, rrotullime dhe veti të tjera. Por, pavarësisht bollëkut dhe shumëllojshmërisë së personazheve, ne dimë ta përshkruajmë sjelljen e tyre me shumë saktësi. "Modeli standard" është emri i një konstrukti matematik ( opsion i veçantë teoria kuantike e fushës), e cila qëndron në themel teori moderne grimcat elementare. Megjithëse është shumë më komplekse se elektrodinamika kuantike, metodat e Feynman janë aq të fuqishme sa që këtë herë mund të shprehin gjithçka në formën e fotografive të thjeshta. Parimet janë saktësisht të njëjta si në QED: gjithçka është ndërtuar nga përhapësit, kulmet dhe konstantat e bashkimit. Por ka aktorë të rinj dhe histori krejtësisht të reja, njëri prej të cilëve quhet KHD.
Timofey Gurtovoy
Kuptimi fizik
strukturë e imët konstante
Konstanta pa dimension, e barabartë me 1/137, u mor nga fizikani teorik gjerman Arnold Sommerfeld në vitin 1916, madje edhe para krijimit të teorisë kuantike. Më pas mori emrin strukturë e imët konstante. Shprehja numerike e saj është marrë në sistemin SGSE, nga shprehje matematikore, e cila duket si kjo:
2π e2
A= ─── , (1)
hME
Ku: A - konstante e strukturës së imët; e – ngarkesa elektronike; h – Shiriti është konstant; ME - shpejtësia e dritës.
Përpjekjet për të gjetur se çfarë do të thotë kjo konstante përfundimisht çuan në përfundimin se gjoja karakterizon ndërveprimin elektromagnetik. Megjithatë kjo e rreme interpretimi i saj. Ende nuk është arritur të zbulohet thelbi i saj. E vetmja gjë që është e qartë është se ai i përket procesit të marrjes së spektrave të atomeve, pasi ai origjinal i përket kësaj zone.
Pakuptueshmëria e shprehjes (1), duke tërhequr vëmendjen, zgjon kureshtjen për të. Dhe fakti që i referohet fenomenit spektrat atomike, një proces pak i studiuar - kuriozitet i dyfishtë. Dhe në çështjet e zgjidhjes së tij, ajo çon në dallime mendimesh, madje edhe kjo: a mund të ndodhë që në këtë proces masa e elektroneve të nxjerra nga atomi të mos jetë një vlerë konstante? Në këtë rast, duhet të ketë një dimension. Përveç nëse është rezultat i një lloj korrelacioni në këtë proces, për të cilin vetë Sommerfeld "lanë të kuptohet" në punën e tij. Atëherë sasia mund të jetë pa dimension. Kështu, u vu re se ekuacioni (1) me analizë të mëtejshme mund të vazhdohet dhe plotësohet në atë mënyrë që të tregojë ent fizik, e cila u bë.
Pas përfundimit të analizës, rezultoi se ekuacioni (1) në të vërtetë shpreh raportin e sasive të caktuara në procesin kur atomi është në gjendje mbingarkesë e madhe e energjisë, si pasojë e temperaturës së lartë. Megjithatë jo në procesin e shfaqjes së spektrit, për shkak të rrezatimit, dhe për shkak të me një proces që ndodh në vetë atomin.
Nëse ndonjë substancë, duke rritur temperaturën, sillet në gjendje avulli, atëherë atomet e saj fillojnë të lëshojnë spektra të frekuencave rezonante. Por nuk janë vetë atomet që lëshojnë, por grimcat në momentin e nxjerrjes së tyre, nga atomet e mbingacmuar.
Shprehja matematikore e strukturës së imët, në këtë rast, duhet të përshkruajë disa domethënëse një fakt që ndodh në këtë proces. Prandaj, plotësimi i ekuacionit Sommerfeld, me pjesëmarrjen e elektroneve, u krye nga pozicioni shfaqja e transportuesve të lirë të rrymës, kur atomi është tepër i ngacmuar.
Si rezultat i analizës së vazhdueshme, shprehja (1) u shndërrua në ekuacionin (2), nga i cili tani rrjedh kuptimi i saj fizik (përfundimi në draft, përgatitur, botimi i dytë).
2π σ
A = ──── , (2)
Përçueshmëria elektrike është një parametër fizik qark elektrik, që tregon aftësinë e disa materialeve, në një shkallë ose në një tjetër, për të përcjellë rrymë elektrike. Dimensioni i përgjithshëm i përçueshmërisë - [cm /Me ].
Duke marrë përçueshmërinë si të përgjithshme në (2), theksojmë se vetë qarku i rrymës elektrike, në në këtë rast, nuk merret parasysh dhe përçueshmëria është e përfshirë vetëm si parametri i kinetikës së bartësit aktual. Në këtë rast, konstanta e strukturës së imët në (2), me përçueshmëri totale, do të jetë vlera pa dimensione (3).
a = 2π σ [cm/s]/ C [cm/s]= 1 / 137(3)
Ekuacioni (3), që përshkruan lëvizjen, bazuar në dimensionin e totalit përçueshmëri elektrike [cm /Me ] , tregon raportin e rreth dy shpejtësive të elektroneve Ve1 Dhe Ve2 në një atom. Dhe, sipas strukturës së ekuacionit, duhet të jetë një vlerë konstante (4).
Av = Ve1/ Ve2= 1/137 (4)
Elektroni, siç dihet, është një grimcë elementare themelore e qëndrueshme. Sipas fizikës racionale, konstituimi i objekteve materiale përfaqësohet nga një kombinim i materialitetit, në formën e një guaskë të jashtme dhe një bërthamë zbrazëtie absolute në qendër. Stabiliteti i grimcave, në këtë rast, do të përcaktohet nga mjaftueshmëria e vëllimit absolut të bërthamës së vakumit, i cili sigurohet nga shpejtësia maksimale, e barabartë me – C, e vorbullës së tij të imët. primordiale predha. Shpejtësia e vorbullës së guaskës së një grimce, në këtë rast të një elektroni, duke i dhënë asaj lëvizje rrotulluese, e bën atë të lëvizë në hapësirë në një spirale, me të njëjtën shpejtësi maksimale. Ne do ta quajmë këtë shpejtësi spinor .
Përveç shpejtësisë spirale (spinor), një elektron që lëviz në hapësirë gjithashtu ka shpejtësi drejtvizor (progresiv), shkaktuar nga energjia përshpejtuese e fushës elektrike të jashtme.
Spirale shpejtësia e elektronit jepet me të orbitale lëvizja në një atom. Dhe meqenëse një vlerë e ngjashme e shpejtësisë orbitale (e barabartë me - C) në një atom mund të jetë vetëm në sipërfaqen e një bërthame vakum, kjo do të thotë që elektroni nxirret nga sipërfaqja e bërthamës, d.m.th. nga qendra e saj dhe në momenti i volumit minimal, duke kaluar kufirin e sferës, në procesin e lëkundjes. Si rezultat i rivendosjes, lind shpejtësia e elektronit - progresive. Kjo shpejtësi e grimcave është shpejtësia e saj duke lënë atomin. Prandaj, ka çdo arsye për të besuar këtë ekuacioni (4) shpreh raporti i shpejtësisë së elektroneve në një atom : shpejtësia e daljes (Ve1 = Ve.v.) , për të shpejtësia orbitale (Ve2 = Ve.o.) , ndryshe, spirale (spinor) në hapësirë - C .
Sipas (4), shpejtësia e daljes së elektronit nga atomi është konstante dhe më e vogël se ajo kufizuese - C, në një mënyrë të përcaktuar rreptësisht, 137 herë.
Duke analizuar ekuacionin (4), nuk mund të mos vërehet disa fizike, le të themi, "padrejtësi", e cila rrjedh edhe prej saj. Qëndrueshmëria e shpejtësisë spirale hapësinore të elektronit, e barabartë me – C, shprehet qëndrueshmëri Dhe barazisë shpejtësive të gjithë elektronet, për një arsye ose një tjetër, duke lënë kufijtë e atomeve, d.m.th. barazia e normave të daljes në çdo substancë. Të ngjashme në kushte normale Nuk duhet të ketë, pasi puna e ikjes së një elektroni nga një atom në hapësirë është individuale për çdo material. Dhe lind një dyshim se në analizën tonë të procesit ose është bërë një gabim diku, ose ky ekuacion përshkruan vetëm rast i veçantë.
Sidoqoftë, nëse marrim parasysh se kërkimi matematikor i Sommerfeld bazohet në fenomenin e shfaqjes spektrale të atomeve, atëherë çdo dyshim për realitetin qëndrueshmëri Dhe barazisë ritmet e daljes së elektroneve prej tyre duhet të zhduken. Meqenëse ky ekuacion, në të vërtetë, paraqet një rast të veçantë kur është ekzistenca e fakteve të ngjashme në Natyrë që bën të mundur marrjen e spektrave të atomeve, ku shpërndarja e vijave spektrale varet vetëm nga energjia e strukturave atomike që manifestohen në mënyrë autonome. Pra, në rastin e rritjes së ndjeshme të temperaturës së një lënde dhe shndërrimit të saj në avull, të ngjashme, d.m.th. qëndrueshmëri Dhe barazisë Normat e rendimentit të elektroneve, pavarësisht nga materiali i përdorur, janë mjaft të mundshme.
Në kushte normale të temperaturës, me energji të mjaftueshme ngacmimi, atomi lëshon vetëm elektrone monoenergjetike, një për çdo periudhë, si të thuash, të lëkundjes së tij të masës. Në temperaturat e larta atomi tashmë hedh jashtë një paketë të tërë, për më tepër, elektrone polienergjike.
Sasia e tepërt e energjisë që hyn në atome çon në shfaqjen e zonave shtesë të vakumit midis pjesëve strukturore të atomeve. Kjo dobëson lidhjet ndërstrukturore, më parë, në ne gjendje te mire, i gjate. Dhe pjesët strukturore të atomeve, pasi kanë fituar lirinë e funksionimit, fillojnë të lëkunden në mënyrë të pavarur, secila me frekuencën e vet rezonuese.
Në kushtet e një shkalle të lartë lëkundjeje, atomi, pa pushuar së qeni një formacion integral, kompakt, si më parë, në kuptimin e funksionimit integral, si rezultat i shfaqjes së zonave të vakumit ndërstrukturor, pushon së qeni. Secila nga pjesët e saj strukturore do të lëkundet veçmas, dhe secila në mënyrën e vet rezonuese. Duke u lëkundur në mënyrë të pavarur, vetë pjesët strukturore të atomit lëshojnë elektrone, duke rritur kështu procesin e çlirimit të atomeve nga energjia e tepërt që hyn në to nga jashtë.
Pavarësia energjetike e strukturave atomike, duke lejuar një mënyrë rezonante të lëkundjes së tyre, i vendos këto formacione, në procesin e emetimit të elektroneve, në kushte të barabarta. Në këtë rast, me siguri do të respektohet qëndrueshmëria e relacionit në (4).
Ndryshimi në rrezen e orbitave të elektroneve, në këto kushte, krijon vetëm një ciklik të ndryshëm në kohë gjatë rrotullimeve të tyre. Çfarë përcakton frekuencën e rrezatimit që shoqëron këtë proces, i cili vërehet në formën e një grupi vijash spektrale.
Për ta përmbledhur, vetëm e përfunduar, V analiza shtesë Ekuacioni i Sommerfeld-it, mund të themi se lëkundja në temperaturë të lartë të atomeve krijon të njëjtat kushte për çlirimin e elektroneve prej tyre, pa dallime të konsiderueshme në kostot e energjisë për procesin e çlirimit të tyre për substanca të ndryshme. Dhe në kushtet e mbingarkesës energjetike të atomeve, barazimi i tyre në këtë sjellje çon në marrjen spektrit "i pastër" rezonante frekuencave, të cilat në fakt pasqyrojnë strukturën e brendshme të atomit.
Plotësimi i analizës
Duhet të theksohet gjithashtu se atomet lëkundëse, siç tregon praktika, janë të afta të hedhin grimca në Hapësirë edhe në kushte normale të temperaturës, nëse kuantet elektromagnetike që thithin kanë një energji jo më të vogël se energjia dalëse. Në këtë rast, të dy elektronet dhe pozitronet emetohen.
Elektroni, siç u përmend tashmë, nxirret nga qendra e atomit, nga sipërfaqja e zonës së vakumit, ku shpejtësia e tij orbitale është e barabartë me - C. Kjo është arsyeja për të, e njëjtë në madhësi, spinor shpejtësia në hapësirë. Ky është çelësi i forcës dhe qëndrueshmërisë së tij, duke e lejuar atë të ekzistojë edhe me ndërveprim të përsëritur me mikrostrukturën e mjedisit.
Pozitroni nxirret nga shtresat sipërfaqësore të atomit, ku shpejtësia e lëvizjes së vorbullës së materies dhe, për rrjedhojë, shpejtësia e tij orbitale është më e vogël se maksimumi. Prandaj, duke pasur një sasi të pamjaftueshme lëvizjeje vorbullash, pa marrë energji shtesë, ai mund të ekzistojë në Hapësirë vetëm deri në takimin e parë me mikrostrukturën e tij. Pas së cilës shpërbëhet dhe, duke lëshuar një kuant elektromagnetik, kthehet në lëndë parësore
Në fenomenin e marrjes së spektrave të atomeve, duke folur për përçueshmërinë elektrike, ne futëm dimensionin e saj në ekuacionin në formë e përgjithshme, pra në formë koncept fizik, i cili karakterizon jo lëvizjen e bartësve të rrymës në një qark elektrik, por thjesht kinetikën e elektroneve që hidhen në hapësirë nga atomet e mbingacmuar. Nëse marrim parasysh shfaqjen dhe lëvizjen e elektroneve si bartës të rrymës në një qark elektrik, atëherë në këtë rast përçueshmëria do të jetë një parametër fizik që karakterizon cilësisë qark elektrik specifik. Dhe duhet të ketë, në ekuacionin (3), specifike - σ u., që ka dimension - [ 1 /Me ] . Përvetësimi i një dimensioni të tillë për një term të ekuacionit, duke shkelur pa dimensionin e tij të mëparshëm, çon në faktin se kjo konstante fizike merr dimension.
ά= 2π σ në/ S[cm/s] = 1 / 137(5)
Tani në (5), kuptimi ekuacioni (4), si raport I shpejtësia dalje elektroni nga një atom në shpejtësinë e tij Hapësinor (orbital), për shkak të dimensioneve të ndryshme të komponentëve, humbet. Për të rivendosur të mëparshmen kuptimi ekuacioni, dimensioni i koordinatës hapësinore duhet të shfaqet në numëruesin e saj - [cm] . Por mund të shfaqet vetëm me një parametër fizik të sapo futur. A do të ishte e ligjshme një risi e tillë në një ekuacion tashmë ekzistues?
Nëse marrim parasysh jo çlirimin e ngarkesave nga strukturat e një atomi të ngopur me energji, por procesin e prodhimit të tyre për shkak të veprimit mbi atomet që janë në gjendje normale energjetike të një fushe elektrike në një qark të rrymës elektrike, e cila do të stimulojë lirimi i elektroneve (pozitroneve), atëherë një akt i tillë është i mundur. Dhe parametri i futur mund të bëhet rrezja orbitale grimca e hedhur.
Megjithatë, parametri i sapo futur është rreze duke pasur tuajën vlerë numerike, duke restauruar kuptimi ekuacionet me dimensionin e tyre, tani do të shkelë vlerë numerike rezultatin e saj. Për më tepër, kjo vlerë do të jetë konstante vetëm për atomet e një materiali specifik. Sepse grimca hidhet në një qark elektrik nga materiali i saj. Fizikisht, kjo do të thotë që ekuacioni (2) tani duhet të përfaqësojë raportin e shpejtësisë së nxjerrjes së një grimce nga një atom ndaj shpejtësisë së saj në një qark elektrik, për një material të caktuar. Dhe shprehja (2), me futur parametri hapësinor, në formën e një rrezeje - r [cm] grimca orbitale do të marrë formën e mëposhtme:
2π r σ në
ά = ──── , (6)
Ku: ά – madhësia e raportit të shpejtësisë, por jo e barabartë me një konstante 1/137 ; σ në– përçueshmëri specifike e materialit të qarkut elektrik; r– rrezja e orbitës së një grimce atomike, e cila, në prani të një fushe elektrike dhe një qarku të mbyllur, do të shkaktojë shfaqjen e një rryme elektrike; ME- shpejtësia e dritës.
Grimcat beta, si bartës të rrymës elektrike, mund të jenë negative - elektrone, dhe pozitive - pozitrone. Të dyja ekzistojnë në qarqet e rrymës elektrike vetëm duke u hedhur nga atomi në atom ndërsa EMF është aktiv në to.
Procesi i shfaqjes së rrymës elektrike në qarqet elektrike dhe ekzistenca e saj atje, mund të përfaqësohet si më poshtë. Kur një EMF ndodh në një qark elektrik, atomet e materialeve që përbëjnë qarkun polarizohen. Predha e tyre materiale zhvendoset në lidhje me bërthamat e vakumit (kjo e fundit, duke zbuluar nyjet rrjetë kristali materiale, formojnë një sistem të ngurtë dhe rreth tyre ndodh lëkundje e atomeve).
Të gjitha ndërveprimet në botën materiale ndodhin sipas ligjit themelor të gradimit potencial të materies. Në atomet që përbëjnë materialet me negative Koeficienti Hall, i cili furnizon elektrone në qark, predha materiale kanë një potencial sipërfaqësor më të madh se potenciali i polit negativ të burimit EMF. Prandaj, në lidhje me nyjet e grilës, predhat zhvendosen drejt këtij pol. Dhe gjatë lëkundjes, në momentin e vëllimit minimal, nën ndikimin e burimit EMF, "grimca" - elektrone nga sipërfaqja e sferës së bërthamës së vakumit, në drejtim të kundërt, drejt polit pozitiv.
Në atomet që përbëjnë materialet me pozitive Me koeficientin Hall, gjithçka ndodh anasjelltas, pasi potenciali i sipërfaqes së predhave të tyre materiale është më i vogël se potenciali i polit pozitiv të burimit EMF, kështu që predhat zhvendosen në drejtimin e tij. Janë rivendosur "grimca" - pozitrone nga sipërfaqja e atomeve, në momentin e vëllimit maksimal të atomit oscilues, i cili përshpejton lëvizjen e tyre, dhe drejt polit negativ të burimit EMF.
Për shkak të mungesës së lëndës parësore të lirë në hapësirat ndëratomike të materialeve që përbëjnë qarkun elektrik, nuk ka rezistencë ndaj lëvizjes së "grimcave" të nxjerra. Dhe reformimi i tyre në një formë pikë-korpuskulare nuk ndodh. Se, kur ndërveprojnë me atomet e materialit zinxhir që hasin, si rezultat intensive frenimi çon në zbërthimin dhe shndërrimin përfundimtar të tyre në lëndë parësore.
Nën ndikimin e burimit EMF, rezulton çështje kryesore forma të përgjithshme rrjedhin, përgjatë unazës së një qarku të mbyllur. Një rrjedhë e vetme e grimcave parësore, të cilat janë bartësit e vërtetë të elektricitetit si të tillë, të krijuar nga "bartësit" e supozuar të prishur, është rryma elektrike. A Të gjitha bremsstrahlung bartës të supozuar dhe të vërtetë - nxehtësia xhaul.
Grimcat primare kanë potencialin më të ulët të sipërfaqes, kështu që lëvizja e rrjedhës së tyre drejtohet drejt polit pozitiv të burimit EMF. E cila, meqë ra fjala, u pranua historikisht saktë, edhe pse intuitivisht, pa justifikim shkencor.
Meqenëse në hapësirën ndëratomike të përçuesve aktualë, mjedisi hapësinor mungon, atëherë shpejtësia e rrjedhës së bartësve (grimcave primare), e pa kufizuar prej saj, do të jetë shumë urdhra madhësie më e lartë se në Hapësirë, me lëndën parësore. Kjo tregohet në (6) matematikisht, duke përdorur vlerat numerike të futura përçueshmëri - σ në dhe rrezja orbitale e grimcës - r në një atom.
Rrezja, për shembull, e "orbitës" së një elektroni, e cila mund të nxirret nga një atom lëkundës, nuk ndryshon në vlerë nga rrezja e bërthamës së një atomi - 7,21·10-12 [cm]. Rrezja e "orbitës" së pozitronit është e barabartë me rrezen atom.
Fakti që shpejtësia e grimcave në një qark elektrik e tejkalon ndjeshëm shpejtësinë e tyre në hapësirë, tashmë është njohur në fizikë: shpejtësia e përhapjes së rrymës në një qark elektrik është pothuajse e menjëhershme.
E gjithë sa më sipër, bazuar në shprehjen e ekuacionit (6), sugjeron që bartësit e rrymës elektrike, në formën e një gaz elektronik, nuk ekziston në përçues. Por jo vetëm kjo është dëshmi e kësaj, ka edhe konfirmim eksperimental të kësaj.
Përfundime nga barazitë - (4) dhe (6)
Të gjitha formacionet materiale strukturore dhe grimca individuale, që përbëjnë një atom, nëse i konsiderojmë veçmas, nuk kanë një formë të plotë korpuskulare (të koncentruar, të ngjashme me pikë). Këto, siç u tha, janë formacione unazore në lëvizje vorbullash rreth një bërthame vakumi, secila në orbitën e vet unazore. Grimcat marrin një formë të përqendruar, të ngjashme me pikën kur dalin nga një atom në hapësirë, duke shpenzuar energji për këtë. Kështu , energjia e një grimce që lë një atom (elektron ose pozitron) në hapësirën e mbushur me lëndë parësore është energjia e transformimit të formës së saj. Forma unazore e grimcave shndërrohet në formë topi me një topologji torus. Topologjia e torusit lejon grimcë e lirë kanë një rrotullim dhe kontribuojnë në polarizimin e tij në fusha elektrike dhe magnetike.
Në hapësirë procesi i transformimit dypalëshe. Në nxitimi grimca, lëndë nga të shpërndara shtetet, në Hapësirë, shndërrohet në gjendje të përqendruara në një grimcë, duke rritur masën e saj. Në frenimi, anasjelltas, çështje nga shteti e fokusuar në një grimcë, shkon në gjendje të shpërndara në hapësirë, duke ulur masën e saj.
NË atom megjithatë, vetëm kur një grimcë nxirret përqendrimi i lëndës. Forma e saj në formë unaze në atom, në hapësirë kthehet në një të përqendruar, formë pika.
Shpejtësia e transformimit të materies është e fundme dhe e barabartë me – C. Koha e transformimit të materies varet drejtpërdrejt nga sasia e saj. Prandaj, raporti i masës së materies me kohën e shndërrimit të saj në lëndë parësore dhe anasjelltas, materia parësore në materie, është një vlerë konstante.
At.= m1 /t1 = m2 /t2 … mn / tn = Konst (7)
Dihet se masat e grimcave të nxjerra, elektroneve dhe pozitroneve, janë të ndryshme në madhësi. Megjithatë total masa e bartësve të rrymës në një qark elektrik (grimcat e lëndës parësore) - ∑ mn. T.., pas transformimit te ndryshme sasia e materies, grimcat e hedhura në lëndën parësore, në të gjitha fushat e saj, i përbërë nga materiale me përçueshmëri të ndryshme (me koeficientë të ndryshëm Hall), është i njëjtë .
Kjo është e mundur vetëm nëse, në momentin e transformimit, dhe ndryshimi i vlerës së masës së konvertuar, për shkak të shpejtësi të ndryshme lëvizja e grimcave, e cila çon në barazimin e emetimeve. Shpejtësia e lëshimit të një elektroni dhe një pozitroni nga një atom në një qark elektrik përcaktohet nga ato shpejtësitë orbitale, por ato janë të ndryshme - ve. > vfq... Dhe me një shpejtësi më të madhe sasia e aditivit do të jetë më e madhe - ∆ m.
∑ mn. T. = me.(ve.) = mn.(vfq.) (8)
Praktika tregon se në një qark elektrik të përbërë nga materiale me koeficientë të ndryshëm Hall, vlera aktuale në të gjitha seksionet e tij është e njëjtë. Kjo do të thotë se ngarkesa totale, e përbërë nga shuma e bartësve elementar të rrymës (grimcat primare) ∑ qn. T., që qarkullon në qark, është gjithashtu konstante. Dhe, duke marrë parasysh (7) dhe (8), më pas vendosim barazinë (9) dhe identitetin (10).
U ∑ qn. T.= U(qe.+ q fq.) = me.C2 + mfq.V2 (9)
∑ qn. T. = quh+ q fq.≡ ∑ mn. T. = me. + mfq. (10)
Dhe nga kjo rrjedh se ngarkuar transportuesi është i tij peshë , shprehur në njësitë elektrike . Kjo do të thotë se këto parametra fizikë të grimcave janë m Dhe q, përmes koeficientit përkatës – k, mund të barazohet dhe të merret mekanike masë elektromagnetike (11).
m = k q, ku k ka dimension [kg/Cl]. (11)
Masa elektromagnetike mund të shprehet edhe përmes parametrave fushë elektromagnetike, por kjo është një pyetje për një temë tjetër.
Bibliografia
1. Sataeva O, Afanasyev T. KUSH JEMI NE DHE NGA JEMI? /RRETH. Sataeva, T. Afanasyev. // Reflektime të mbështetura nga materiali i monografisë"Ne nuk jemi vetëm në Univers", botimi i parë. – Irkutsk: IVVAIU (VI), 2007. – 208 f.
Fizikanët nga Universiteti i Harvardit, të udhëhequr nga profesori Gerald Gabrielse, kryen një eksperiment jashtëzakonisht të saktë, i cili bëri të mundur përsosjen e konsiderueshme të vlerës numerike të konstantës së strukturës së imët. Ata publikuan rezultatet e tyre në dy artikuj që u shfaqën njëkohësisht në revistë Letrat e rishikimit fizik(97, 030801 dhe 97, 030802). E para prej tyre paraqet të dhënat e matjes, e dyta - llogaritjet përfundimtare.
Konstanta e strukturës së imët - e shënuar me shkronjën greke alfa (α) - u prezantua nga fizikani teorik gjerman Arnold Sommerfeld në 1916, madje edhe para krijimit të mekanikës kuantike. Në Sommerfeld u shfaq në llogaritjet që përshkruanin ndarjen e dyfishtë nivelet e energjisë(dhe, në përputhje me rrethanat, linjat spektrale) të atomit të ngjashëm me hidrogjenin e modelit Bohr, për shkak të efekteve relativiste. Kjo ndarje quhet struktura e imët e spektrit, prandaj emri i konstantës. Më vonë doli se ishte shkaktuar nga ndërveprimi midis momenteve orbitale dhe rrotulluese të elektronit, i cili në vetvete është një efekt relativist.
Në vitin 1916, koncepti i spinit nuk ekzistonte ende dhe Sommerfeld i mori rezultatet e tij duke llogaritur energjinë e elektronit brenda katrorit të raportit të tij. shpejtësi lineare v(i cili atëherë ishte ende i përcaktuar thjesht në mënyrë klasike) me shpejtësinë e dritës c, (v/c) 2. Konstanta e strukturës së imët u përfshi në këto llogaritje si raport i shpejtësisë së elektronit në orbitën rrethore të poshtme me shpejtësinë e dritës. Në sistemin e njësive CGSE shkruhet duke përdorur një formulë të thjeshtë:
Këtu e- ngarkesa elektronike, c- shpejtësia e dritës, - konstanta e reduktuar e Plankut, ose konstanta e Dirakut ( = h/2π , Ku h- Konstanta e Plankut, që lidh madhësinë e energjisë rrezatimi elektromagnetik me frekuencën e tij). α është një sasi pa dimension, vlera e saj numerike është shumë afër 1/137.
Kuptimi fizik i konstantës së strukturës së imët ndryshoi rrënjësisht pas krijimit të elektrodinamikës kuantike. Në këtë teori, grimcat e ngarkuara elektrike ndërveprojnë përmes shkëmbimit të fotoneve virtuale. Konstanta e strukturës së imët shfaqet aty si një parametër pa dimension që karakterizon intensitetin e këtij ndërveprimi.
Roli i "alfa" manifestohet më qartë gjatë llogaritjes së efekteve të ndryshme duke përdorur diagramet Feynman, të cilat shërbejnë si metoda kryesore e llogaritjeve të përafërta në elektrodinamikën kuantike. Çdo kulm i diagramit Feynman paraqet një faktor të barabartë me vlerën numerike të amplitudës së procesit të llogaritur rrënjë katrore nga alfa. Meqenëse vijat e brendshme që shfaqen në llogaritjet kanë dy skaje, duke shtuar secilën rresht të tillë jepet një shumëzues proporcional me alfa. Është pikërisht për shkak të vogëlsisë së konstantës së strukturës së imët në elektrodinamikën kuantike që është e mundur të bëhen llogaritje të përafërta duke i zgjeruar sasitë e llogaritura në seri për sa i përket fuqive të saj. Vërtetë, numërimi i disa diagrameve jep pafundësi, por në elektrodinamikën kuantike mund të shpëtoni prej tyre duke përdorur të ashtuquajturin rinormalizim (megjithatë, këto janë tashmë detaje).
Në fund të viteve '60, elektrodinamika kuantike mori një përgjithësim në formë teori e unifikuar ndërveprimet elektro-të dobëta. Në këtë teori, "alfa" rritet në proporcion me logaritmin e energjisë karakteristike të procesit fizik dhe për këtë arsye nuk është më një konstante. Formula Sommerfeld korrespondon me vlerën kufizuese të "alfa" në energjinë minimale të mundshme ndërveprimi elektromagnetik. Që nga grimcat më të lehta me ngarkesë elektrike janë elektrone dhe pozitrone, ky minimum arrihet me një energji masë e barabartë elektron herë katrorin e shpejtësisë së dritës. Sipas disa hipotezave, alfa mund të varet edhe nga koha, por kjo ende nuk është vërtetuar.
Elektrodinamika kuantike nuk e lejon njeriun të gjejë thjesht teorikisht kuptim specifik"forcat" e ndërveprimit elektromagnetik. Megjithatë, mund të përcaktohet duke llogaritur një sasi fizike të vëzhgueshme në varësi të α, dhe më pas duke e krahasuar këtë rezultat me eksperimentin. Pikërisht këtë bënë Gabriels dhe bashkëautorët e tij. Ata përdorën llogaritjet e momentit magnetik të brendshëm (spin) të një elektroni në renditjen e katërt të teorisë së perturbimit, të cilat u botuan këtë vit nga profesori i Universitetit Cornell, Toichiro Kinoshita dhe kolegu i tij japonez Makiko Nio ( Rishikimi fizik D, 73 , 013003, 2006). Për të llogaritur korrigjimet në vlerën e momentit magnetik në rendin e tretë të teorisë së perturbacionit të botuar në 1996, Kinoshita dhe Nio duhej të merrnin parasysh kontributet nga 891 diagramet e Feynman, të cilat kërkonin shumë vite llogaritje analitike dhe llogaritje në një superkompjuter.
Siç dihet, momenti magnetik i një elektroni është proporcional me produktin e spinit të tij dhe magnetonit Bohr. Koeficienti i proporcionalitetit zakonisht shënohet me një shkronjë latine g. Sipas teorisë relativiste të elektronit, të formuluar në 1928 nga Paul Dirac, g= 2. Kjo vlerë u mor si e mirëqenë për dy dekada, por në 1948 Polycarp Kusch dhe Henry Foley vërtetuan eksperimentalisht se g afërsisht e barabartë me 2.002. Në të njëjtën kohë, një nga krijuesit e elektrodinamikës kuantike, Julius Schwinger, mori të njëjtën vlerë teorikisht. Elektrodinamika kuantike shpjegon tepricën g-faktor mbi vlerën e Dirakut në atë moment magnetik rritet për shkak të lindjes grimcat virtuale dhe polarizimi me vakum. Që atëherë g-faktori u mat eksperimentalisht më shumë se një herë dhe u llogarit në bazë të ekuacioneve të elektrodinamikës kuantike, dhe çdo herë rezultatet përkonin me saktësi gjithnjë e më të lartë. Në vitin 1987, Hans Demelt dhe kolegët e tij matën g-faktor i saktë në katër trilionat, për të cilin Hans Demelt iu dha çmimi Nobel dy vjet më vonë.
Llogaritjet e Kinoshitës dhe Nios bënë të mundur imagjinatën g-faktor në formën e një serie të fundme Taylor, që përfundon në një term proporcional me fuqinë e katërt të konstantës α të strukturës së imët. Saktësia e rezultateve të grupit të Demelt ishte e pamjaftueshme për të testuar këtë vlerë eksperimentalisht. Gabriels dhe ekipi i tij u rimatën g-faktor duke përdorur një instrument që ata e quajtën ciklotron me një elektron.
Kjo pajisje u krijua nga Gabriels dhe Stephen Peil në fund të dekadës së fundit dhe është përmirësuar vazhdimisht që atëherë. Është një zgavër e vogël përcjellëse në të cilën një elektron i vetëm mbyllet duke përdorur fusha elektromagnetike alternative (në fakt, ky është një modifikim i një pajisjeje të njohur prej kohësh të quajtur kurthi Penning). Kur kryeni matjet, ndizet një fushë magnetike, e drejtuar përgjatë boshtit të pajisjes. Prania e kësaj fushe bën që elektroni të lëvizë në një spirale me një frekuencë ciklotron fc dhe në të njëjtën kohë të presë rreth vektorit të fushës me një frekuencë fs.
Sipas teorisë, g-faktori kalon dy me një shumë të barabartë me (f s – f c)/f c. Numëruesi dhe emëruesi i kësaj thyese janë përcaktuar në mënyrë eksperimentale. Këto matje kërkonin llogaritje jashtëzakonisht të sakta të gjeometrisë së zgavrës së brendshme të kurthit dhe ftohjes së saj në 0,1 K - e gjithë kjo ishte e nevojshme për të siguruar qëndrueshmërinë e orbitave të elektroneve, pasi matjet u kryen gjatë shumë orëve. Eksperimentuesit madje duhej të merrnin parasysh korrigjimet relativiste, megjithëse ato ishin jashtëzakonisht të vogla për shkak të energjisë shumë të ulët të elektronit.
Në fund të fundit, eksperimenti dha kuptim g/2 = 1,00115965218085, dhe gabim i mundshëm nuk i kalon 0.76 trilionat (d.m.th., saktësia e grupit Demelt është përmirësuar gjashtëfish). Ky është kuptimi g-faktori bëri të mundur llogaritjen e vlerës alfa, e cila rezultoi e barabartë me 1/137.035999710 me një gabim të rendit 0.7 miliardësh (përmirësim dhjetëfish krahasuar me rezultatet e mëparshme).
Një përsosje e tillë e dukshme e vlerës së llogaritur të konstantës së strukturës së imët krijon mundësinë për të identifikuar kufijtë e elektrodinamikës kuantike. Ai bazohet në supozimin se elektroni dhe pozitroni janë grimca pika. Nëse, siç pretendojnë disa hipoteza, elektroni dhe pozitroni kanë strukturën e brendshme, duhet të ndikojë në vlerën alfa. (Pa dyshim, konstanta e strukturës së imët përfshin gjithashtu shtesa shumë të vogla për shkak të ndërveprimeve të forta dhe të dobëta, por fizikanët në grupin e Gabriels besojnë se ato mund të merren parasysh).
Tani fizikanët duhet të matin përsëri konstantën e strukturës së imët sa më saktë që të jetë e mundur duke përdorur metoda të tjera (kjo bëhet, për shembull, duke përdorur fenomene të gjendjes së ngurtë si efekti Josephson dhe efekti kuantik Hall, si dhe përmes shpërndarjes së fotoneve në rubidium atomet) dhe krahasoni rezultatet e marra me vlerësimin e grupit Gabriels. Kush e di se çfarë do të vijë nga kjo?
Burimet:
1) B. Odom, D. Hanneke, B. D "Urso, G. Gabrielse. Matja e re e momentit magnetik elektronik duke përdorur një ciklotron kuantik me një elektron (teksti i plotë PDF, 256 Kb) // Letrat e rishikimit fizik, 97, 030801 (2006).
2) G. Gabrielse, D. Hanneke, T. Kinoshita, M. Nio, B. Odom. Përcaktimi i ri i konstantës së strukturës së imët nga Elektroni g Vlera dhe QED (teksti i plotë PDF, 200 Kb) // Letrat e rishikimit fizik, 97, 030802 (2006).
3) Toichiro Kinoshita, Makiko Nio. Termi alfa 4 i përmirësuar i momentit magnetik anomal elektronik // Fiz. Rev. D 73, 013003 (2006).
Astrofizikanët kanë vërtetuar se të paktën një nga konstantet themelore fizike, konstanta e strukturës së imët "alfa", është vërtet konstante dhe nuk ndryshon kur kalon te të tjerët. sistemet e yjeve. Kjo u vërtetua duke vëzhguar një xhuxh të bardhë 220 vjet dritë nga Toka duke përdorur analiza spektrale. Detajet janë dhënë në artikullin, i cili u botua në Physical Review Letters.
Konstanta e strukturës së imët është një sasi pa dimension e formuar nga konstantet fizike universale:
α = e 2cc≈1/ 137, ku e është ngarkesa e elektronit , ħ
- Konstantja e Planck-ut, Me- shpejtësia e dritës.
Sipas matjeve më të sakta, a=1/137.035987(29). T.s. n përcakton ndarjen delikate të niveleve të energjisë atomike (dhe, rrjedhimisht, linjat spektrale në elektrodinamikën kuantike, a është një parametër natyror që karakterizon "forcën" e ndërveprimit elektromagnetik.
Kjo konstante u prezantua nga fizikanët për të përshkruar spektrat në fillim të shekullit të 20-të, dhe nga mesi i shekullit, studiuesit po pyesnin se sa konstante është kjo konstante me kalimin e kohës, nëse ndryshon nga vendi në vend dhe nëse varet nga fushë gravitacionale.
Përkundër faktit se ajo quhet konstante, fizikanët për një kohë të gjatë Ekziston një debat nëse kjo konstante është në të vërtetë konstante. Një vlerë pak e "rregulluar" për raste të ndryshme mund të zgjidhë disa probleme në kozmologji moderne dhe astrofizikës. Dhe me shfaqjen e Teorisë së Fijeve në skenë, shumë shkencëtarë përgjithësisht janë të prirur të besojnë se konstantet e tjera mund të sillen ndryshe. Ndryshimet në konstantën e strukturës së imët mund të tregojnë indirekt ekzistencën reale të dimensioneve shtesë të palosura të Universit, gjë që është e nevojshme për Teorinë e Fijeve.
Një seri eksperimentesh të kryera në vitin 2010 çuan në përfundimin se ndryshimet në "alfa", nëse ekzistojnë, nuk janë shumë të mëdha, por puna për kërkimin e devijimeve vazhdoi.
Studimi i ri përdori një analizë të spektrit të joneve të nikelit në sipërfaqen e një xhuxhi të bardhë.
Vëzhgimet e bëra përjashtojnë mundësinë e ndryshimit të konstantës së strukturës së imët në fushën gravitacionale, e cila është 30 mijë herë më e fortë se fusha e Tokës. Nëse alfa konstante ndryshon nën ndikimin e gravitetit, atëherë ky ndryshim nuk kalon një të qindtën e përqindjes, thonë autorët e studimit.
Kuptimi i konstantës së strukturës së imët, "alfa", mund të karakterizohet në termat e teorisë kuantike të fushës. Fusha elektromagnetike në teorinë kuantike përbëhet nga të ashtuquajturat grimca virtuale, të cilat emetohen dhe përthithen vazhdimisht nga grimcat e ngarkuara (si elektronet ose protonet), dhe konstantja "alfa" përcakton se sa lehtë ndodh emetimi i grimcave virtuale. E njëjta konstante mund të përcaktohet në një mënyrë tjetër: duke përdorur spektrat e atomeve. supozoi nivele të vetme, ndërsa spektrat realë treguan dy linja ngjitur: fenomeni u quajt strukturë e imët dhe madhësia e hendekut midis linjave u shpreh përmes konstantës "alfa".
