Кандидат физико-математических наук, доцент по специальности геофизика
Пенсионер
Кафедра электродинамики МГУ им. М. В. Ломоносова
Бондарев Владимир Михайлович, ассистент и консультант
УДК 539.1.09
Введение
Обратим внимание на фотон, так как его свойства до настоящего момента времени чётко ещё не определены и не оценены.
Покажем и докажем это. Наиболее распространённое мнение − масса фотона равна нулю. Реальные факты таковы: при движении вблизи тяжёлых, больших объектов таких как Солнца, фотон ведёт себя как частица, имеющая эквивалентную её энергии массу.
Как нам быть?
Чтобы разобраться с этим вопросом, углубимся немного в историю фотона как элементарной частицы.
1. Цели и задачи
Попытаться разобраться с реальной физической сущностью фотона как элементарной частицы вещества Метагалактики.
2. Метод
Используем теоретический подход к решению поставленной задачи с опорой на достигнутые научные и практические результаты, проверенные на практике реальные факты и эксперименты.
Задача должна быть решена, получены первоначальные результаты, выданы рекомендации по проведению научно обоснованных экспериментов, осуществление которых послужит усилением подтверждений наших предположений.
3. Теоретические обоснования
3.1. Особенности фотона как элементарной частицы
А.Эйнштейн в статье: «О развитии наших взглядов на сущность и структуру злучения» [4, с. 186,187] использовал формулу:
M =M0 + ΔM, (1)
где M − инертная масса,
M0 − другая масса,
ΔM − часть массы тела. Она равна:
ΔM = E/c2 =hν/c2, (2)
где E − энергия фотона,
c − скорость света,
h − постоянная Планка,
ν − частота фотона.
Далее он сделал вывод: «Таким образом, инертная масса при испускании света уменьшается. Отданная энергия выступает как часть тела. Далее отсюда можно заключить, что всякое увеличение или уменьшение энергии влечёт за собой возрастание или уменьшение массы рассматриваемого тела». Его вывод был подтверждён расчётами ядерных реакций при строительстве атомных электростанций и производстве ядерного и термоядерного оружия.
По нашему мнению, при определении величины ΔM (2) А. Эйнштейн не акцентировал внимание на то, что величина массы определяется энергией фотона: не присвоил название масеы ΔM. Это в дальнейшем привело к потере присущих фотону свойств массы (2) и стало ошибочно трактоваться, что масса фотона равна нулю. Ведь, если масса фотона (2) равна нулю, то тогда и энергия фотона (2) равна нулю. Элементарное отсутствие логики и понимания сущности фотона.
Из уравнения 2, видно, что фотон действительно должен вести себя как элементарная частица, одновременно обладающая энергией и массой, эквивалентной энергии. Но это реально наблюдаемое свойство фотона в действительности много лет игнорируется многими авторами и часто с большой пользой для себя «любимого»!
Начнём с процессов, которые помогли нам в решении задачи. Первый из них это − аннигиляция электрона и позитрона [2, с. 60]. Аннигиляция − процесс превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы, отличные от исходных.
2. Аннигиляция электрона и позитрона
Аннигиляция электрона с позитроном это − наиболее чистый и ясный физический процесс, не замутнённый ни какими побочными эффектами:
e–+ e+ = γ + γ, (3)
где e–− электрон,
e+ − позитрон,
γ − гамма-квант (фотон).
Результатом столкновения является появление пары гамма-квантов высокой энергии. Это − высвобождение ранее запасённой энергии фотонов в виде массы покоя электрона и позитрона. Подтверждением чего является существование обратной реакции: это − образование пары электрон и позитрон при столкновении пары гамма-квантов высокой энергии [3]:
γ+ γ= e– + e+. (4)
Сравнение процессов (3 и 4) показывает, действительно энергия-масса фотона (1) − единое и глубокое понятие. В зависимости от условий фотон проявляет себя как носитель энергии (3) или массы (4). Это − явный, легко и повседневно наблюдаемый и наиболее успешный реальный конкурент бозона Хиггса.
Первоначально бозон Хиггса был выделен в количестве нескольких штук и исключительно по косвенным признакам при колоссальных затратах энергии, средств и времени нобелевскими лауреатами по физике в 2013 году: британским учёным Питером Хиггсом и бельгийским учёным Франсуа Эглером.
Дополнительно, это важно, фотон ещё решает и проблемуединичных электрических зарядов (4).
Видим, что энергия двух фотонов трансформируется в массы покоя электрона и античастицы − позитрона. Следовательно, эти массы равны друг другу. А так как они определяют гравитационные свойства электрона и античастицы − позитрона, то можно сделать обоснованный вывод: силы гравитации и антигравитации должны быть тождественны.
Обратим внимание на то, что обратная реакция столкновения двух высоко энергичных фотонов позволяет «замкнуть» их кинетическую энергию, трансформируя её в эквивалентную энергию-массу электрического поля. Оно формируется внутри частиц движущимися по круговой орбите высоко энергичными фотонами, которые рождают единичные электрические заряды: отрицательный для электрона и положительный для позитрона в зависимости от направления их внутреннего движения. Вероятно, именно по этой причине они невероятно устойчивы.
Видим, что высоко энергичные гамма-кванты наделяют массой (2) электроны и позитроны. Это свойство действительно им придаётся «законсервированными» в них электромагнитными полями, следовательно, понятия бозон Хиггса и поле Хиггса для них сверх избыточны. Ведь у электрона и позитрона появляются «электромагнитные» массы, как мы видим, без их участия!
Необходимо обратить особое внимание на результаты физических экспериментов на высоко энергичных встречных пучках электронов, важность которых для науки не оценена.
Они описаны в статье «Возникновение новых частиц. Аннигиляция. Другие пары … » [5. с. 4]: «При повышении энергии электронов на встречных пучках в продуктах столкновения не удалось обнаружить частицы, которые можно было бы интерпретировать как части электрона или позитрона. Наоборот,чем выше становилась энергия встречных электронов, тем всё более массивные частицы обнаруживались среди продуктов столкновения. При 1000 МэВ появились пары протон-антипротон».
Этот эксперимент подтверждает, что увеличение масс электронов при увеличении их скоростей движения происходит монотонно и равномерно и что реальна высочайшая стабильность электронов, следовательно, и позитронов. Вполне вероятно, что именно по этой причине до сих пор ещё ни кем не наблюдались дробные части электронов и позитронов.
Сказанное выше позволяет сделать вывод: «электроны и позитроны это − иная более сложная форма существования гамма-квантов высокой энергии».
До образования пар протон-антипротон должны были появляться другие пары элементарных частиц таких как электрон-позитрон, мюон-антимюон, тау-лептон и антитау-лептон. Ведь в описании эксперимента прямо сказано, что «чем выше становилась энергия встречных электронов, тем всё более массивные частицы обнаруживались среди продуктов столкновения. При 1000 МэВ появились пары протон-антипротон». Следовательно, можно сделать вывод: имеется взаимосвязь точной настройки величин энергии гамма-квантов с возникновением соответствующей пары элементарных частиц. Если бы такой связи не существовало, то тогда процесс наращивания энергии электронного потока был бы затруднён.
Ни кто не обратил внимание на то, что в этом эксперименте при появлениипар протон-антипротон при 1000 МэВ электроны сохранились. Видим, что высоко энергичные электроны в этих экспериментах проявляют себя ещё как эффективные концентраторы и носители энергии.
Естественно, что при небольшом увеличении энергии электронных пучков начнут образовываться пары нейтронов и антинейтронов. Это понадобится нам в дальнейшем.
Нужно обратить особое внимание на развитие выше описанного способа исследования элементарных частиц по следующим соображениям:
а) обеспечивается чистота эксперимента по сравнению с другими методами;
б) легче, надёжнее и увереннее оцениваются результаты исследования, так как отсутствуют побочные эффекты;
в) появляется необходимость оценки величины энергии, достаточной для разрушения структуры электронов. Это знание понадобится нам для решения жизненно важной для человечества задачи: обеспечения его «чистой энергией» практически в неограниченном количестве и введения ограничений на мощность ядерных взрывов. Это необходимо для того, чтобы сохранить нашу планету от безрассудных поступков власть имущих.
По нашему мнению, решение задачи обеспечения «чистой энергией» нужно начать со столкновений высоко энергичных встречных пучков протонов и электронов, так как это даст положительный выход энергии. При этом можно и нужно обязательно изучать внутреннюю структуру протонов, так как это может помочь в решении задачи.
«Овчина стоит выделки!» Необходимо понять, что затраты на научные исследования значительно меньше, чем на научно не обоснованные «завиральные идеи». Не надо экономить, но и не надо продолжать тратиться на решение тупиковой и, как показала длительная практика, сверх затратной идеи возможности получения энергии при термоядерном синтезе лёгких элементов!
3. Аннигиляция протона и антипротона
Аннигиляция протона и антипротона может проходить по этапам [1, с. 46]: на первоначальном этапе появляются пион плюс, пион минус и нейтральный пион, далее нейтральный пион распадается на два гамма-кванта, а заряженные пионы на заряженные мюоны и мюонные нейтрино и антинейтрино, на заключительном этапе заряженные мюоны распадаются на электроны, позитроны, электронные нейтрино и антинейтрино. А в конце процесса образуются фотоны, несущие 34 процента энергии, электроны и позитроны с 16 процентами энергии, нейтрино и антинейтрино с 50 процентами энергии. Выше мы видели, что электроны и позитроны при аннигиляции превращаются в высоко энергичные фотоны.
Согласно эффекту Швингера: «если Вы сконцентрируете достаточную мощность благодаря лазеру в одной точке пространства, это породит пару протон-антипротон». Выше было показано, что «достаточную мощность» можно получить на концентраторах энергии − электронах. Следовательно, в обоих этих случаях протон и антипротон должны включать в себя частицы, имеющие свойства фотонов. Тогда оба типа нейтрино и антинейтрино: электронное и мюонное, образующиеся при аннигиляции протона и антипротона, должны быть аналогичны фотону и иметь небольшую энергию-массу. Это необходимо исследовать.
4. Аннигиляция нейтрона и антинейтрона
Прежде чем начать рассматривать этот процесс, обратим внимание на то, что нейтрон также как антинейтрон неустойчив. Спустя примерно 15 минут он распадается на протон, электрон и электронное антинейтрино. Следовательно, можно предположить, что при аннигиляции нейтрона и антинейтрона на первоначальном этапе возникают продукты самопроизвольного распада нейтрона и антинейтрона, а далее появляются продукты аннигиляции протона и антипротона согласно описанному выше процессу. Тогда оба типа нейтрино: электронное и мюонное, образующиеся при аннигиляции нейтрона и антинейтрона, также должны быть аналогичны фотону и иметь небольшую энергию-массу.
Подтверждения существования обратных реакций образования протонов и антипротонов, а также нейтронов и антинейтронов в случае столкновения высоко энергичных гамма-квантов может усилить истинность утверждения, что фотоны, выполняя функции бозонов Хиггса, могут наделять массой и другие основные составляющие вещества: протоны и антипротоны, нейтроны и антинейтроны. Возможно, что именно по этой причине и соблюдается обобщённое соотношение (1) между массой и энергией, использованное А. Эйнштейном для любой массы.
Основными составляющими протонов и антипротонов, нейтронов и антинейтронов являются чрезвычайно стабильные электроны и позитроны. Следовательно, они выступают как концентраторы электрон-позитронных пар:
а) либо вокруг позитрона. Формируется протон,
б) либо вокруг электрона. Появляется антипротон. Это является реальным проявлением действия двух законов диалектики: о переходе количества в качество и единства и борьбы противоположностей.
Подобный процесс осуществляется для нейтрона и антинейтрона только с дополнительным подключением электрона для нейтрализации избыточного положительного заряда у протона и позитрона для нейтрализации избыточного отрицательного заряда у антипротона.
Из выше сказанного можно сделать важные выводы:
а) протоны и антипротоны, нейтроны и антинейтроны это − следующие ещё более сложные формы существования уже для электрон-позитронных пар. А они, в свою очередь, являются основными структурными элементами для формирования атомов, которые и формируют молекулы вещества и антивещества;
б) гравитация тождественна антигравитации. Это − следствие учёта 2., уравнения (4) и выше написанного пункта а.
5. Решение не разрешённых ранее проблем
Мы увидели, что А. Эйнштейн не акцентировал внимание на том, что величина массы определяется энергией фотона: не конкретизировал название массы ΔM. Это в дальнейшем привело к потере присущих фотону свойств массы (2) и стало ошибочно трактоваться, что масса фотона равна нулю. Нами было показано, что такое мнение ошибочно и не соответствует действительности. Появились реальные возможности и условия для решения не разрешённых ранее задач и проблем:
а) антигравитации, представления о которой возникли в начале 20-ого века практически одновременно с ОТО А. Эйнштейна. Тождественное равенство сил гравитации и антигравитации следует из того, что они обе являются результатом формирования электромагнитных полей, «законсервированных» в веществе. А функции антигравитации, по-видимому, хорошо выполняют гравитационные волны;
б) отсутствия наблюдений антивещества в Метагалактике. По нашему мнению, это связано именно с тем (см. 4), что оно содержится внутри её вещества в равном с ним количестве. Следовательно, возникает другая проблема: по какой причине было отдано предпочтение электронам, протонам и нейтронам для Метагалактики в момент её возникновения. Ведь вероятность их использования для этого практически равна другой: могли быть выбраны позитроны, антипротоны и антинейтроны. Такая вероятность могла быть реализована в других случаях. Следовательно, во Вселенной могут находиться и антиметагалактики. Хотя, как это следует из выше изложенного, это не обязательно.
Равенство вещества и антивещества в Метагалактике подтверждается при моделировании взрыва её ядра, т. к. количество энергии в единицах массы Метагалактики, необходимой для этого состовляет 58% от общей массы Метагалактики [3, с. 160]. Ни один из других известных науке физических процессов кроме аннигиляции вещества не способен обеспечить такую величину выхода энергии!
Кстати, это знание может помочь в понимании наблюдаемых сверх мощных выбросов энергии, излучения и вещества ядрами галактик и квазаров.
6. Научная новизна результатов исследований
Результатами проведённых исследований стали интересные, уникальные и важные для нашей цивилизации результаты:
а) выделена главная основополагающая элементарная частица вещества. Это − фотон;
б) показано, что именно фотоны, изменяя форму своего существования и усложняясь, последовательно шаг за шагом трансформируются в электроны и позитроны, наделяя их массой и зарядами, затем электрон-позитроные пары образуют протоны и антипротоны, нейтроны и антинейтроны, которые в свою очередь являются основными структурными элементами атомов и молекул вещества Метагалактики;
в) поставлен вопрос об ограничении мощности термоядерных взрывов, чтобы не разнести нашу планету на первоначальные элементы−фотоны;
г) обращено внимание на возможность использования полученных новых знаний для решения задачи обеспечения человечества «чистой энергией» в неограниченном количестве.
Если гипотеза соответствует реальности, то она позволяет получить новые знания и новые возможности. Это хорошо видно из приведённого выше текста.
Рецензии:
12.11.2023, 16:58 Ашрапов Улугбек Товфикович
Рецензия: Автор статьи пишет, что "Считается: масса фотона равна нулю. Это − глубочайшее научное заблуждение. Ведь игнорируется реальный факт: при движении вблизи тяжёлых, больших объектов, например, Луны, фотон ведёт себя как частица, имеющая эквивалентную его энергии, массу". Ма́сса — скалярная физическая величина, oпределяющая инерционные и гравитационные свойства тел в ситуациях, когда их скорость намного меньше скорости света (т.е. потока фотонов) [Окунь Л. Б. Масса // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. — Т. 3. — С. 50—52. — 672 с. ISBN 5-85270-019-3.]. В работе [https://www.scirp.org/journal/paperinformation.aspx?paperid=120563] предложен новый механизм движения фотона и раскрыта причина перемещения фотона с нулевой массой; путешествующий фотон в космосе имеет нулевую массу, потому что его границы демонстрируют нулевую относительную скорость с окружающим вакуумом. В работе [https://dzen.ru/media/5history/budet-li-luna-gret-zemliu-esli-vsiu-ee-poverhnost-pokryt-zerkalami-5f28f32eaa3f515562d7a1da] показано, что "На Луне есть несколько зеркал, которые были там размещены во время советской и американской лунной программы. Благодаря им ученые отслеживают движение Луны с погрешностью 1-2 см. Принцип их работы следующий: с Земли на лунное зеркало направляется пучок света, отражаясь и достигая обратно Земли его фиксируют приборы. Важно отметить, что возвращается около 1,5% отправленных на Луну фотонов, большая теряется в атмосфере". Основные процессы, возникающие при прохождении гамма-излучения (фотона) через вещество [wikipedia]:
• Фотоэффект — энергия гамма-кванта ПОГЛОЩАЕТСЯ электроном оболочки атома, и электрон, совершая работу выхода, покидает атом (который становится положительно ионизированным).
• Комптон-эффект — гамма-квант РАССЕИВАЕТСЯ при взаимодействии с электроном, при этом образуется новый гамма-квант, меньшей энергии, что также сопровождается высвобождением электрона и ионизацией атома.
• Эффект образования пар — гамма-квант в электрическом поле ядра превращается в электрон и позитрон.
• Ядерный фотоэффект — при энергиях выше нескольких десятков МэВ гамма-квант способен выбивать нуклоны из ядра.
Название статьи звучит как - "ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА ФОТОН − ОСНОВА ВЕЩЕСТВА МЕТАГАЛАКТИКИ", тогда как основа всей галактики является одноатомная форма водорода — самое распространённое химическое вещество во Вселенной, составляющее примерно 75 % всей барионной массы [wikipedia].
15.11.2023, 18:43 Мирмович Эдуард Григорьевич Отзыв: Уважаемый Ашрапов Улугбек Товфикович, Вы когда-нибудь будете заканчивать свои рассуждения рекомендацией по публикации? |
21.02.2024, 16:51 Цорин Борис Иосифович Отзыв: {1} "...образование пары электрон и позитрон при столкновении пары гамма-квантов высокой энергии во встречном движении" - не могли бы Вы подтвердить эту информацию ссылкой? По известной мне информации образование электрон-позитронной пары происходит не при столкновении фотонов, а при взаимодействии фотона высокой энергии с полем. {2} Уверены ли Вы, что в тексте учебного пособия, на которое Вы ссылаетесь, содержатся "результаты физического эксперимента ..., важность которых для науки не оценена"? Обычно в тексты учебных пособий вставляют упоминание только тех результатов экспериментов, важность которых как раз уже оценена положительно. {3} Уверены ли Вы, что рассуждения о важности известных научных фактов с их пересказом сами по себе могут обладать научной новизной, не говоря уже о том, чтобы считаться "интересными и уникальнейшими результатами"? |
1.03.2024, 13:12 Марчевский Владимир Александрович Отзыв: Авторы доработали статью с целью более полного выявления способности фотона конкурировать с не наблюдаемым бозоном Хиггса, выделенным и утверждённым по косвенным признакам и то, только шести бозонов за два года наблюдений. По нашему мнению, это - нонсенс! |