Drugie pole magnetyczne w elektronie

Ogólne wyjaśnienie zależności między polem elektrycznym, polem magnetycznym i 2. polem magnetycznym.

Skąd się biorą pola magnetyczne w elektrodynamice?

Przeanalizujmy pojawienie się pierwszego lub klasycznego pola magnetycznego (PM1) w elektrodynamice. Z jej punktu widzenia pole magnetyczne powstaje z pola elektrycznego, gdy ładunek się porusza [1]. Nawiasem mówiąc, prąd elektryczny również powstaje w ten sam sposób, co z kolei tworzy pole magnetyczne. Innymi słowy, PM1 jest proporcjonalne do pierwszej pochodnej czasowej wektora ruchu ładunku:

\(B_I \sim {\partial r(t) \over \partial t} \tag{1}\)

gdzie: B_I jest indukcją PM₁, r(t) jest wektorem ruchu ładunku elektrycznego, t jest czasem.

Innymi słowy, gdy ładunek elektryczny jest w spoczynku, nie ma pola magnetycznego. Jednak gdy tylko rozpocznie on swój ruch, PM1 pojawia się i staje się proporcjonalne do prędkości ruchu tego ładunku. Zwróćmy tylko uwagę na brak znaku wektora nad tymi wielkościami, ponieważ kierunek ruchu nie jest dla nas teraz fundamentalny.

Całkiem logiczne jest założenie, że drugie pole magnetyczne (PM2) będzie proporcjonalne do drugiej pochodnej czasowej wektora ruchu ładunku:

\(B_{II} \sim {\partial^2 r(t) \over \partial t^2} \tag{2}\)

gdzie: B_II jest indukcją PM₂. Można powiedzieć, że PM₂ nie pojawia się, gdy ładunek jest w spoczynku, a nawet gdy porusza się równomiernie z pewną prędkością, ale pojawia się tylko wtedy, gdy ładunek porusza się z przyspieszeniem.

Ewolucję pól można przedstawić w następujący sposób. Klasyczne PM różni się od pola elektrycznego pewnymi właściwościami, dlatego nadano mu nazwę, a nawet włączono do osobnego działu fizyki. PM₂ również różni się od PM₁ zestawem właściwości właściwych tylko jemu. Dlatego logiczne jest umieszczenie go w osobnej kategorii i nadanie mu nazwy. Nazwę tę nadał jej G. Nikołajew, nazywając ją polem skalarnym. Jako pierwszy zauważył, że PM₂ wpływa na systemy biologiczne, wzrost i rozwój roślin.

Badacze wolnej energii wiedzą, że niektóre urządzenia wymagają bardzo krótkiego impulsu elektrycznego, a im bardziej stroma jest jego krawędź lub spadek, tym lepsze będą parametry wyjściowe. Na przykład Nikola Tesla poświęcił temu problemowi wiele patentów, eksperymentując z rozładowaniami. Ale gwałtowna zmiana potencjału to przyspieszenie pola elektrycznego, co oznacza, że im bardziej stroma charakterystyka impulsu, tym więcej otrzymamy na wyjściu MP₂.

Jak uzyskać drugie pole z pierwszego pola?

Do dalszego rozumowania nie potrzebujemy wartości bezwzględnych, ale względnych: jaka może być wartość PM₂ względem PM₁. Łatwo to zrobić na podstawie wzorów (1, 2):

\(B_{II} \sim {\partial B_I \over \partial t} \tag{3}\)

Oznacza to, że PM₂ jest proporcjonalne do zmiany PM₁ w czasie. Innymi słowy, dla magnesu trwałego, PM₂ nie pojawia się, ale koniecznie pojawia się, gdy PM₁ zaczyna się zmieniać w czasie.

Bardzo ciekawym wnioskiem z elektrodynamiki uogólnionej jest pojawienie się ładunków w zmiennym w czasie PM₂. Wynika to z prac [2, 3, wzór 10.9]. W ten sposób otrzymujemy pewien analog cyrkulacji pola.

Jak wygląda sytuacja w elektronie?

W tym artykule nie znajdziemy ogólnej formuły dla wszystkich możliwych przypadków. Interesuje nas, w jaki sposób te dwa pola będą oddziaływać na elektron, jeśli potraktujemy go jako odpowiednik wysokiej jakości obwodu oscylacyjnego. Sam elektron będzie uważany za nieruchomy względem inercjalnego układu odniesienia, w którym się znajdujemy.

Na początek możemy wyprowadzić relację między pierwszym i drugim PM. Zakładamy, że pole elektryczne wewnątrz elektronu obraca się i poprzez ten ruch tworzy PM₁. Wynika to bezpośrednio z obecności magnetonu Bohra [4]. A skoro tak, to rotacja tego pola skutkuje przyspieszeniem odśrodkowym i dośrodkowym, co z definicji jest podstawą pojawienia się PM₂. Samą zależność między tymi polami otrzymaliśmy we wzorze :

\(B_{II} = {r \over c} {\partial B_I \over \partial t} \tag{4}\)

gdzie: r jest promieniem rotacji ładunku elektrycznego w elektronie, c jest prędkością światła.

Pójdźmy dalej i załóżmy, że PM₁ zmienia się zgodnie z takim prawem:

\(B_{I} = B_0 \sin(\omega t) \tag{5}\)

Tutaj B₀ jest wartością amplitudy PM₁, ω jest kołową częstotliwością obrotową pola w elektronie. Następnie indukcja PM₂, wynikająca z (4), będzie następująca:

\(B_{II} = {\omega r \over c} B_0 \cos(\omega t) \tag{6}\)

Ale zgodnie z przedstawionymi tutaj parametrami elektronu:

\(\omega r = c \tag{7}\)

co ostatecznie prowadzi nas do następującego schematu:

\(\begin{cases} B_{I} = B_0 \sin(\omega t) \\ B_{II} = B_0 \cos(\omega t) \end{cases} \tag{8}\)

Doszliśmy do tego, że w elektronie PM₁ różni się od PM₂ o fazę 90 stopni. Stąd otrzymujemy energię właściwą pola elektromagnetycznego (wzór 6)

\(w = {1 \over 2 \mu_0\mu} \left( B_I^2 + B_{II}^2 \right) = {B_0^2 \over 2 \mu_0\mu} \tag{9}\)

co całkowicie odpowiada klasycznym reprezentacjom [5]. Ale w przeciwieństwie do nich oba pola są tutaj brane pod uwagę!

A potem – zaczynają się “cuda” i ujawnia się znaczenie niektórych wyrażeń, które powodują nieporozumienia. Na przykład znaczenie wyrażenia fala (w tym przypadku magnetyczna)

\(B(t) = B_0 \exp(\mathbf{i} \omega t) \tag{10}\)

zgodnie z (8) ujawnia się bardzo prosto: jego część urojona to PM₁, a część rzeczywista to PM₂. Nawiasem mówiąc, wyrażenie (8) można zwięźle zapisać w ten sposób, jeśli wprowadzimy do niego przedstawione przez nas znaczenie.

Wektory kształtujące i nasz model elektronu

Wektory kształtujące to wektory, za pomocą których pojawiają się PM₁ i PM₂. Zostały one opisane i narysowane w tym artykule. Za ich podstawę możemy przyjąć wektory ładunku elektrycznego (r1,r2 ), które wykonują ruchy obrotowe względem siebie. Jak możemy je umieścić w modelu elektronu? Wiemy, że jeden z tych wektorów musi się obracać, opisując okrąg. W ten sposób powstaje PM₁. Ale gdy się obraca, tworzy również PM₂ z powodu przyspieszenia odśrodkowego i dośrodkowego. Drugi wektor formujący, logicznie rzecz biorąc, powinien być obrócony względem pierwszego zawsze o 90 stopni. Z tego możemy wywnioskować trzy możliwe modele wewnętrznej struktury elektronu (rys. 1).

Rys.1. Trzy możliwe modele elektronu jako wysokiej jakości obwodu oscylacyjnego. Wektory r1,r2 są do siebie prostopadłe

W pierwszym modelu (rys. 1a) dwa ujemne ładunki q obracają się w dwóch wzajemnie prostopadłych płaszczyznach i w ten sposób utrzymują się nawzajem dzięki polom magnetycznym utworzonym przez rotację. Drugi model (rys. 1b) jest kwarkowy i pasuje nie tylko do elektronu, ale także do protonu [6]. Obraca się w nim tylko jeden ładunek ujemny, a dwa pozostałe, o przeciwnych znakach, znajdują się na osi tego obrotu i są podobnie utrzymywane przez pole magnetyczne pierwszego ładunku. Prędkość liniowa ładunku jest równa prędkości światła, choć ze względu na możliwy defekt masy w rzeczywistości może być mniejsza. Bezwzględnych odległości między ładunkami i ich wielkości na razie nie rozważamy, choć w modelu kwarkowym są one do pewnego stopnia znane [6]. Kolejny, trzeci model, może mieć dwa lub więcej ładunków, tworząc zasadę tokamaka (rys. 1c).

Sprawdźmy teraz wynik uzyskany z tego artykułu. Aby to zrobić, wypiszmy z niego podstawowe formuły:

\(B_I^2 = B_1^2 + B_2^2 + 2 B_1 B_2 \cos(\alpha) \tag{11}\)

Tutaj: B₁,B₂ są wektorami pierwszego pola magnetycznego, α jest kątem między nimi. Nie ma osobliwości między tymi dwoma wektorami, więc przyjmujemy, że ich długości są takie same, co doprowadzi nas do następujących obliczeń:

\(B_I^2 = 2 B_1^2\, (1 + \cos(\alpha)) \tag{13}\)

\(B_{II}^2 = 4 B_1^2 \sin(\alpha/2)^2 \tag{14}\)

Biorąc pod uwagę, że kąt α zawsze wynosi 90 stopni, jeszcze bardziej upraszczamy te formuły:

\(B_I^2 = 4 B_1^2 \tag{15}\)

\(B_{II}^2 = 2 B_1^2 \tag{16}\)

Ponownie przypominamy, że nie rozważamy tutaj wartości bezwzględnych, a jedynie wartości względne. Jeśli weźmiemy pod uwagę kwadrat indukcji, który jest proporcjonalny do energii pola (wzór 7), otrzymamy interesujący obraz: energia PM₁ jest dwa razy większa niż energia PM₂. Ten sam wynik uzyskano w [7, wzór 17]. Tam również analizowane jest rozwiązanie tak zwanego “problemu 4/3” na podstawie takich relacji. G. Nikolajew opowiada o rozwiązaniu tego problemu za pomocą energii PM₂ w jednym ze swoich wywiadów [8], gdzie wskazano również, że energia PM₁ powinna być dwa razy większa niż energia PM₂.

Dwie koincydencje z mechaniki kwantowej.

Zaprezentowany tutaj model elektronu nie ogranicza się do rozwiązania niektórych problemów elektrodynamiki, ale pozwala również zajrzeć do niektórych zagadnień mechaniki kwantowej.

Kwantowy kątowy moment elektronu

Takie dane zostały uzyskane przez Sterna i Gerlacha w wyniku eksperymentu z magnesem, który odchylał elektrony w jedną lub drugą stronę o ten sam kąt [9]. Aby tak się stało, sam elektron musi mieć dyskretny moment magnetyczny lub dyskretną wartość indukcji magnetycznej. Spójrzmy na wzór (15). Kwadrat indukcji magnetycznej PM₁ jest tam reprezentowany. Jeśli zastosujemy się do wszystkich zasad matematyki, wartość tej indukcji w pierwszym stopniu będzie następująca:

\(B_I = \pm 2 B_1 \tag{17}\)

Zwróć uwagę na znak przed prawym wyrażeniem: może to być plus lub minus z takim samym prawdopodobieństwem. Oznacza to, że w eksperymencie [9] takie układy będą z równym prawdopodobieństwem odchylane przez magnes w jedną lub drugą stronę. Nawiasem mówiąc, bardziej złożony aparat matematyczny będzie wymagany do opisania prawdopodobieństwa przesunięcia na jedną ze stron.

Spin elektronu

Zwróćmy uwagę na wzór 12 , z którego wynika, że okres w nim zawarty uzyskuje się dla dwóch obrotów kąta α . Implikuje to spin równy ½ [10]. W tym miejscu należy zauważyć, że spin powstaje wyłącznie dzięki PM2 i bez niego termin ten nie ma sensu.

Czy wokół elektronu istnieje pole elektryczne?

Fizycy starają się unikać tego pytania, choć wydawałoby się, że wszystko jest tu oczywiste. Problem polega na tym, że elektron posiada własny moment magnetyczny, co zostało precyzyjnie udowodnione eksperymentalnie [4]. Oznacza to, że ładunek w elektronie musi się obracać, zamieniając pole elektryczne w pole magnetyczne, zgodnie z podstawami relatywistycznej elektrodynamiki. Ale z takiego punktu widzenia załamują się wszystkie podstawy elektrostatyki. Niemniej jednak istnieje dość proste wyjście z tej sytuacji: drugie PM, które powstaje w elektronie, jest źródłem pola elektrycznego [3, wzór 10.9].

Nasza wersja jest taka, że ładunek w elektronie obraca się, tworząc, tak jak powinien, moment magnetyczny. W tym samym czasie rotacja tworzy również wokół elektronu PM₂, które ze względu na swoje właściwości indukcyjne nie różni się od pola elektrycznego. To właśnie my i nasze instrumenty postrzegamy jako ładunek elektryczny.

Użyte materiały:

1. Lukanov I.W. Pole magnetyczne. Pojęcie pola magnetycznego i jego relatywistyczna przyroda.
2. Nikolajew G.W. Niespójna elektrodynamika. Teoria, eksperymenty, paradoksy. – Tomsk, 1997. -144 s
3. Tomilin A.K. Elektrodynamika uogólniona.
4. Wikipedia. Magneton Bohra.
5. Wikipedia. Pole elektromagnetyczne.
6. Wikipedia. Proton.
7. Misjuczenko I, Wikulin W. Masa elektromagnetyczna i rozwiązanie problemu 4/3.
8. YT Nikolajew G.W. Niespójna elektrodynamika.
9. Wikipedia. Doświadczanie Sterna-Gerlacha.
10. Wikipedia. Spin.

Autor: Wiaczesław Gorchilin – tłumaczenie DQ& ze strony: https://gorchilin.com/articles/wave-electricity/second_field_electron