Problema Fizica Electron

Nu am fost mulțumit de nivelul de discuție a problemelor ridicate de semințe g.Zinoviem..Dlya propun pentru a discuta despre fizica articol V.Grishina pe acest subiect:
"
1. AGE LORENTZ'a
Formularea matematică a teoriei fenomenelor electromagnetice macroscopice a fost frumos terminat Maxwell'om J. C, timp de aproximativ treizeci de ani înainte de crearea teoriei Lorentz. Lorentz utilizate ecuațiile lui Maxwell pentru construirea unei teorii microscopică a câmpului electromagnetic și se adaugă la acea expresie pentru forța pe care o percepe experiențele particulelor în prezența unor câmpuri electrice și magnetice. Această teorie este o descriere microscopică a materiei în ceea ce privește fragmentele sale atomice, ioni și electroni incarcate. Succesul acestei constă în teoria microscopică prin Lorentz dovadă a faptului că teoria macroscopică Maxwell poate fi derivată din teoria mișcării proces de mediere adecvat microscopice de ioni și electroni individuali. Astfel, teoria Lorentz a fost teoria primară și teoria lui Maxwell pot fi derivate din ea.

Cu toate acestea, Lorentz nu sunt limitate la: descrierea cu succes forța electromagnetică care acționează asupra unei particule încărcate, datorită prezenței unui câmp extern, el a încercat să descrie structura unui electron individ. Scopul lui a fost de a arăta că electronul este complet obiect electromagnetic. În particular, masa de electroni trebuie să fie echivalentă cu conținutul în masă a energiei sale electromagnetice; inerția, adică termenul inerțial în ecuațiile de mișcare ale lui Newton, a fost să apară complet prin propriul câmp electromagnetic. accelerare electroni înseamnă un câmp de schimbare sau turbulența produsă de electron; aceasta implică o cheltuială de energie. Prin urmare, electronul găsește o anumită inerție în direcția forței care acționează pe ea.

Aceste idei fac parte implicit conținute în Lorentz. Ulterior au fost analizate și diseminate de către Abraham și alții în electronii se mișcă rapid, mai ales după ce a devenit teoria specială a relativității a lui Einstein a acceptat, în general, a lui. Cu toate acestea, rezultatele teoriei relativității nu a fost folosit în teorie într-un mod consecvent și, în consecință, dificultatea, care este unirea teoriei relativității și teoria de electroni ar putea fi eliminate, a rămas acolo timp de mai mulți ani. Să începem deci să ia în considerare o teorie non-relativiste.

Așa cum am menționat mai sus, punctul de plecare al teoriei este Lorentz'a forță și ecuațiile microscopice, care după calculare a mediei dă ecuațiile lui Maxwell. În cazul în care forța Lorentz'a folosit pentru a descrie o acțiune care dețin câmp electromagnetic de electroni produce la sursa, de exemplu, pe un electron, următoarea ecuație de mișcare:

În această ecuație, accelerația a, iar forța F sunt trei vectori, iar punctul indică un derivat de timp. Aici, m și e - masa și sarcina unui electron, c - viteza luminii. Cunoscută forța Lorentz'a F apare datorită câmpului extern E electric și magnetic B densitate de flux, iar suma este înmulțită cu următorul r densitatea de sarcină,

Structura se caracterizează prin distribuția densității sarcinii electronilor. Această valoare ar trebui să fie luate de la anumite ipoteze, din moment ce, în teorie, nu există nimic care să-l determine. Din experimentul este cunoscut doar de încărcare totală e. Masa m este energia electromagnetică complet și, prin urmare, W este dată de câmpul electric atunci când particula este în repaus

(II) A doua dificultate constă în membrii desemnați ca „elemente structurale.“ Acești termeni depind de distribuția de încărcare a razei de electroni. Aici relația este dificultatea, în timp ce dificultatea nu este în primul termen. În această din urmă, modul în greutate unul sau altul ar trebui să fie determinată experimental, în timp ce aici întreaga dinamică devine dependentă în mod evident structura electronică. Această dificultate poate fi eliminat numai prin îndepărtarea structurii electronice în ansamblu. Dacă presupunem că particula este un punct, atunci va evident, nu avea nici o structură. În plus, în cazul în care, în acest scop, aspirăm R0 raza de electroni la zero, toate „elementele structurale“ dispar. Deoarece nici o dovadă experimentală a structurii nu există (corectitudinea exprimării potențialului Coulomb măsurat la distanțe foarte mici), este - procedura foarte satisfăcătoare. Eliminarea elementelor structurale, totuși, conduce la noi provocări, și anume atunci când raza tinde spre zero, masa de electroni devine infinit. Conform (3),

r0 ® de la 0 implică m ® ¥, (4)

Aceasta este o problemă cunoscută cu electroni auto-energie. Ea există atât în ​​teoria clasică de electroni, și cuantumul. O soluție satisfăcătoare este necunoscut. Ca cele mai bune soluții temporare propuse procedură renormalizare (renormalizare), care vor fi discutate mai târziu. În orice caz, această procedură nu permite introducerea în masă electromagnetică completă.

Prin urmare, nu este surprinzător faptul că multe încercări au fost făcute pentru a păstra electronul final și să introducă teoria structurii electronice explicite. Dezbaterea și contra unui punct al electronului de fapt, la fel de vechi ca teoria de electroni. Ambele părți sunt de acord, cu toate acestea, faptul că de la apariția mecanicii cuantice, problema a fost structura de electroni cuantică. Puteți fi sigur că această problemă nu face parte din domeniul de competență al electrodinamicii clasice. Prin urmare, este, într-o oarecare măsură, o chestiune de gust, așa cum teoria clasică descrie un electron în afara limitelor legii. Eu cred, totuși, că acest lucru nu înseamnă că doar pentru că teoria clasică nu este competentă pentru a discuta despre structura de electroni, ar trebui să fie introdusă nici o structură (în cazul în care, la toate). De fapt, cred că cei mai mulți fizicieni ar fi de acord că teoria clasică a spotului de electroni este de preferat în cazul în care acesta poate fi construit fără divergențe. Nu se poate face la nivelul de dezvoltare a teoriei Lorentz'a, dar, după cum vom vedea, se poate face într-o etapă ulterioară de dezvoltare a teoriei.

III) O a treia dificultate Lorentz'a evidentă în ecuația (1), după cum urmează. Chiar dacă nu au existat membri ai structurii, există încă un termen în ecuație, care conține un derivat de accelerație în raport cu timpul. mecanica newtoniană se bazează pe ecuațiile de mișcare, care nu conțin astfel de derivați în timp. Prin urmare, ele sunt. și anume a doua ecuații diferențiale de ordinul în ceea ce privește spațiul și soluțiile lor, au identificat două condiții inițiale: dacă poziția și viteza unei particule într-un timp inițial dat, traiectoria completă este complet definită. Dar acest lucru nu este cazul pentru ecuația Lorentz'a: unde suntem, cel puțin, ecuația de al treilea ordin (chiar și atunci când nu există nici un element structural), și, prin urmare, trebuie să existe, de asemenea, cunoscut și accelerația inițială. Acest lucru contrazice complet conceptele mecanicii newtoniene. În plus, elementul are o interpretare fizică destul de vag. Aceasta corespunde unei modificări reversibile în energie, ceva de genul energia cinetică. Într-adevăr, această energie a fost numită „energia de accelerare“, spre deosebire de „energie rapid“, care este, energia cinetică. După Schott'a, este numit uneori Schott'a energie, în timp ce al doilea termen din (1) este în mod clar rezultatul auto-domeniul electronului și, prin urmare, este adesea menționată ca „reacție radiații.“ Nu se va angaja în discuții suplimentare a acestei probleme, deoarece acest termen va dispărea în cele din urmă din ecuație.

Există o altă dificultate în teoria Lorentz'a-Abraham'a (Abraham), care nu este evidentă atunci când se analizează ecuațiile de mișcare. Această dificultate este legată de stabilitatea electronului. Evident, acumularea de sarcină negativă dă configurație instabilă: orice distribuție de sarcină finită doar un singur semn ar exploda. Complet teoria electromagnetica a electronului nu poate oferi chiar însăși existența acestei particule. Aceasta este - o problemă foarte veche. Soluția la această problemă a fost propusă Poincar'e, care a arătat că, în teorie, pot fi introduse întotdeauna atragerea și forță, prin urmare, non-electromagnetice numai pentru a echilibra rezistența și stabilitatea setului. Dar aceasta este o pur ad-hoc (de exemplu, adaptat pentru ocazie), o soluție care nu se încadrează în teoria „fundamentale“. Pe de altă parte, în teoria de electroni punct electromagnetice de auto-Voltage pe termen nelimitat și, astfel, a forței de legare Poincar'e prezent. Această diferență este strâns asociat cu divergenta punctului de electroni auto-energie. De fapt, se poate arăta că, în teoria relativistă, în care electronii de auto-energie (de exemplu, masa sa) nu este infinit, auto-tensiune de fapt, dispare și particula este stabilă. Astfel, această problemă nu are nici un sens pentru a discuta în continuare, așa cum va fi soluționată simultan cu problema propriei sale energetice, în orice teorie relativistă. Desigur, această abordare este destul de rezonabil, pentru că în cazul în care un electron este o sarcină elementară, o teorie satisfăcătoare ar trebui să fie de așa natură încât să prevină orice auto-interacțiuni ale interacțiunii Coulomb, ca atare, există doar între încărcări. Prin urmare, într-o astfel de teorie nu poate fi faptul că o parte din taxa elementară ar acționa pe o altă parte din aceeași sarcină elementară. În acest caz, electronul nu va mai exploda și va fi stabil. "
Din păcate, formula nu este copiat.

Ambele părți sunt de acord, cu toate acestea, faptul că de la apariția mecanicii cuantice, problema a fost structura de electroni cuantică. Puteți fi sigur că această problemă nu face parte din domeniul de competență al electrodinamicii clasice. Prin urmare, este, într-o oarecare măsură, o chestiune de gust, așa cum teoria clasică descrie un electron în afara limitelor legii. Eu cred, totuși, că acest lucru nu înseamnă că doar pentru că teoria clasică nu este competentă pentru a discuta despre structura de electroni, ar trebui să fie introdusă nici o structură (în cazul în care, la toate). De fapt, cred că cei mai mulți fizicieni ar fi de acord că teoria clasică a spotului de electroni este de preferat în cazul în care acesta poate fi construit fără divergențe.

Ultima declarație, pentru a pune-l ușor, incorect. Preferat este o teorie cuantică a electronului, fără divergențe, deoarece divergențele care apar atunci când traducerea într-o limbă clasică, nimeni nu va pasa, dar teoria clasică, fără divergențe, care nu poate fi la fel fără divergențe fac cuantumul va fi subiectul ciudat și chiar inutil.

Această dificultate este legată de stabilitatea electronului. Evident, acumularea de sarcină negativă dă configurație instabilă: orice distribuție de sarcină finită doar un singur semn ar exploda. Complet teoria electromagnetica a electronului nu poate oferi chiar însăși existența acestei particule.

Aceasta este, de asemenea, o curbă. Faptul că este logic pentru teoria clasică, în care ecuațiile de câmp sunt pur și simplu considerate ca o dată, fără a intra în mecanismul apariției lor. În teoria cuantică, există o înțelegere de unde și cum aceste ecuații sunt luate, și putem presupune comportamentul lor în tranziții extreme nu este ca o simplă declarație „din ecuație sunt, și întotdeauna și peste tot vor fi atât“, iar extrapolarea comportamentului lor, care diferă de la o astfel de declarație.