Fishers in the snow: Что мы знаем об электроне?

_____________________________________________________________________________Visit and join this Advanced Physics Forum:

вторник, 8 марта 2011 г.

Что мы знаем об электроне?

Вопрос простой и почти все могут сказать, что электрон это элементарная частица с единичным зарядом, с массой $m_e$ и со спином $\frac{1}{2}\hbar$. Правильно. Еще можно добавить про его аномальный магнитный момент, про Лэмбовский сдвиг и про его античастицу - позитрон. Очень хорошо. И еще, если электрон ускорять/тормозить, то он излучает.



То, что он излучает, следует из уравнений Максвелла, а не из уравнений движения самого электрона. Этот момент очень важен, так как до сих пор люди думали, что стоит написать уравнения движения частицы, и все, физика частицы описана. И обломали зубы с самой элементарной частицей. А все потому, что частица-то эта не элементарная. Не элементарные тела мы тоже умеем описывать, но про электрон думалось, что он уж точно элементарный. Ведь это самый маленькой заряд, и самый легенький, а значит элементарный, как частица, то есть, практически точечный. Ведь что-то совсем маленькое - оно же точечное? Ведь если резать что-то на кусочки, то размер кусочков уменьшается. Один атом гораздо меньше, чем миллион атомов жидкости или твердого тела. Один атом - это такой маленький тверденький шарик, вне которого его уже нет, а есть пустота.

А электрон не такой. Каким бы точечным мы его не мнили, а он чувствуется везде. Пусть не как твердое тело, но от него не так легко отделаться. Он точечный, да длинно- и многорукий, в отличие от атома. Липнет ко всему. Можно сказать, что он есть везде.  Короче - он большой! Ну, а большие тела мы тоже умеем описывать.

Давайте вспомним простую механику. Там три координаты описывали по большей части центр инерции материального тела. Тела были небесные, сферические, и их геометрический центр совпадал с центром инерции. Геометрический центр - это условная точка, получаемая путем некоторого усреднения изображений разных точек нашего материального тела. И если задать совершенно неуместный и крамольный для механики вопрос - а излучают ли макроскопические тела, то ответ будет утвердительный. Да, излучают и благодаря этому излучению мы их видим, наблюдаем, и вычисляем координаты центра инерции. Благодаря излучению и возможна эта классическая механика. Наблюдение есть вещь сама собой разумеющаяся, и одновременно фундаментальная. Она дает нам возможность описать тело, но и вводит в заблуждение - там, где тело не видно - пустота. А гравитационное поле - это не тело. Так же как электрическое поле - оно же не тело? Тело, это где видна граница. Тело, это откуда идет излучение. У тела есть внутренние степени свободы, которые и излучают. Для внутренних степеней свободы есть свои уравнения - уравнения относительного движения составляющих тело частей. Они пишутся отдельно, так как это уравнения для разделенных переменных одного сложного тела.

Но почему же тогда не так с электроном? Он тоже излучает и уравнения излучения - отдельные уравнения. Пробовал ли кто посмотреть на механические уравнения электрона, как на уравнения центра инерции, а на уравнения Максвелла, как на уравнения "внутреннего" движения одного сложного объекта, который мы примитивно представляем, как отдельный заряд и отдельное электромагнитное поле? Да, я пробовал. Что-то получается. Сейчас расскажу.


Электрониум

Если совсем кратко, то вот: электромагнитные волны описываются осцилляторами. Дергая за электрон, мы передаем часть энергии осцилляторам. Такое возможно, если электрон является частью осцилляторов или осцилляторы являются внутренними степенями свободы сложного объекта, частью которого является электрон. Я назвал этот объект электрониум. В нем электрон и осцилляторы постоянно связаны друг с другом. Невозможно толкнуть электрон и не возбудить осцилляторы. Такая конструкция лучше, чем "свободный" электрон, который потом (адиабатически) "связывается" с электромагнитным полем (и "развязывается" тоже адиабатически). Квантовомеханически электрон в электрониуме довольно размазан, ну как ядро в высоковозбужденном атоме, помните? Ну и конечно, он не действует сам на себя в такой конструкции. Энергия (работа внешнего поля) в электрониуме естественным образом разделяется между энергией центра инерции электрониума и накачкой колебаний его внутренних степеней свободы (излучение фотонов). Нефизичных решений нет. Если рассеять пробный снаряд на такой мишени, то обязательно будет и мягкое излучение, и электрониум отдачи. Инклюзивное сечение рассеяния совпадает с Резерфордовским, так что в среднем получается классическая картина. А что еще нам надо? Конечно, требуется еще доразвитие модели, но начало уже обнадеживает. Я думаю, что молодым и здоровым физикам стоит заняться настоящей физикой, а не перенормировками ненормальных решений.

Комментариев нет:

Отправить комментарий