Login lub e-mail Hasło   

Stała struktury subtelnej

Stała struktury subtelnej, oznaczana α, jest równa w przybliżeniu 1/137,03599976.
Wyświetlenia: 1.628 Zamieszczono 23/05/2014


STAŁA STRUKTURY SUBTELNEJ

Stała struktury subtelnej, oznaczana α, jest równa w przybliżeniu 1/137,03599976. α jest bezwymiarową kombinacją ładunku elementarnego, stałej Plancka, prędkości światła i przenikalności elektrycznej próżni. Uważa się że określa ona intensywność kwantowych oddziaływań elektromagnetycznych, te zaś decydują o poziomach energetycznych atomów i cząsteczek, a więc o ich widmie. Mimo jej fundamentalnego charakteru niektórzy teoretycy sugerują, że nieznacznie zmienia się ona w miarę ewolucji Wszechświata. Przeprowadzone w ciągu kilku ostatnich lat przez grupę australijskich astronomów obserwacje odległych obiektów wskazywały, że stała struktury subtelnej zmieniła swoją wartość o około jedną trzydziestotysięczną od początku istnienia wszechświata. Badania prowadzone przy wysokich energiach, efektywna stała struktury subtelnej zwiększa się z ok. 1/137 do ok. 1/128 przy energii równoważnej masie cząstki Z, a jej przyrost realizuje się według krzywej logarytmicznej.

MODEL KWANTU

Przedmiotem moich rozważań będą cząstki elementarne, a w szczególności kwant promieniowania elektromagnetycznego. Powszechnie wiadomo, że fala elektromagnetyczna jest falą poprzeczną poruszającą się z prędkością światła gdzie zmienne pole elektryczne indukuje zmienne pole magnetyczne, a to z kolei indukuje zmienne pole elektryczne. Równania Maxwella ten proces opisują precyzyjnie. Do rozważań nad oddziaływaniami elektrycznymi i magnetycznymi konieczne jest zbudowanie modelu kwantu uwzględniającego jego właściwości falowe i kwantowe, a którego istotą jest właśnie ruch i zanik przestrzeni. Wyobraźmy sobie obszar przestrzeni składający się z n toroidów o przekroju kwadratowym, gdzie przestrzeń zawarta w toroidach nie jest w jakikolwiek sposób wyróżniająca od otoczenia. Promień toroidu (patrz rysunek) rn = r + lp (n-1/2) gdzie lp, to długość Planka a n liczby naturalne, natomiast powierzchnia przekroju s=Ip². Promień r obliczymy z objętości ΔQ= lp³ zakładając że jest walcem poruszającej się z prędkością światła i w konsekwencji ulegającej całkowitej kontrakcji.
ΔQn= lp³ = Π r ² lp
r= lp / √ Π
rn =lp ( l / √ Π +n-1/2)
Objętość n-tego toroidu Qn obliczymy jak niżej;
Qn =2 Π rn s
Qn =2 Π lp³( l / √ Π +n-1/2)

Przybliżona wartość różnicy (l / √ Π-1/2) wynosi 0,06418959. Objętość n-tego toroidu po uwzględnieniu różnicy będzie miał postać:
Qn =2 Π lp³( n+0,06418959)
W artykule „Droga do obliczenia stałej struktury subtelnej” w obliczeniach przyjmowałem że Qn =2 Π lp³n, co w istotny sposób ułatwiało obliczenie sumy szeregu harmonicznego ale generowało błąd 0,36 %. Ruch przestrzeni (toroidu) realizuje się prostopadle do kierunku ruchu kwantu (toroid porusza w kierunku jego głównej osi) , gdzie kinematyka polega na przekazywaniu „pędu” od toroidu Qn do toroidu Qn -1 do momentu osiągnięcia prędkości światła c, lub przeciwnym kierunku od prędkości c do minimalnej wartości V torusa o maksymalnym promieniu. W procesie tym zachowana jest zasada zachowania(należy podkreślić że wewnątrz cząstek elementarnych zasady zachowania z obszaru makro nie działają); iloraz prędkości i objętości toroidu jest zawsze równy lp³c, gdzie c to prędkość światła. Czas ruchu pojedynczego toroidu (w dowolnej chwili porusza się tylko jeden toroid) jest równy czasowi Planka tp. Obszar poruszających się torusów nazwijmy stosem. Ruch torusa inicjowany jest zaburzeniem przestrzeni którego istota nie jest nam jeszcze znana. Być może jest to skutek pojawiania się naprężeń samej przestrzeni, zarówno w trakcie inicjowania powstania torusa jak i przekazywania „pędu” między toroidami. Po wykonaniu cyklu kolejny stos pojawia się w odległości λ. Toroidy wykonują również ruch obrotowy wokół osi głównej, gdzie jego prędkość jest zgoda z w/w prawem zachowania.
Założenia do modelu
Vn Qn= c lp³
tn =tp
rn =n lp
λ =2 π rmax
s= lp ²
Gdzie λ to długość kwantu lub fali Comptona
Wykonujemy proste obliczenia.
Qn =2 Π lp³( n+0,06418959)
Vn = c Ip³ / 2 Π lp³( n+0,06418959)
Vn = c / 2 π ( n+0,06418959)
Zasięg ruchu pojedynczego torusa obliczymy mnożąc prędkość Vn przez czas Planka tp. Zasięg całego stosu czyli amplitudę tego ruchu A obliczymy
     n= λ / 2 π lp
A=∑Vntp 

      n= 1
                    n= λ/(2 π Ip)
A=( lp / 2 π ) ∑1/( n+0,06418959)
n= 1
Szereg przekształcimy na sumę szeregów.
A= lp / 2 π (∑1/n- 0,06418959/n²+ 0,06418959²/n³ - 0,06418959³ /(n^4+ 0,06418959*n³) )
A= lp / 2 π (∑1/n- 0,06418959∑1/n²+ 0,06418959²∑1/n³ - 0,06418959³ ∑1/(n^4+ 0,06418959*n³))


Sumę szeregu harmonicznego ∑1/n obliczymy metodą Eulera ∑1/n = (γ +ln λ/(2 π Ip), gdzie γ to stała Eulera równa 0,577 215, λ to długość fali Comptona dla elektronu równa 2, 426 ×10-12 m. Pozostałe szeregi obliczymy wykorzystując wartości funkcji ζ (dzeta) Riemanna dla argumentów 2,3,4 ; ζ(2)= π²/6 , ζ(3)= 1.2020569032 .ζ(4I = π^4/90
` A= lp / 2 π ((γ +ln λ/(2 π Ip) - 0,0618959 π²/6 + 0,06418959² * 1.2020569032 - 0,06418959³ * π^4/90 = 8,276716557 *lp
Amplituda stosu osiąga bardzo małe rozmiary, poza możliwością ich zaobserwowania. Jeżeli potraktujemy amplitudę (jest to wysokość naszego stosu) jako długość zmiennego procesu wywołanego przez ruch toroidów (pole elektryczne) i obrót toroidów (pole magnetyczne) , w którym zanikającą przestrzeń ΔQ= lp³ odniesiemy do amplitudy (nie dysponujemy żadnym modelem elektronu). Wychodząc z założenia, że elektron to jeden stos wykonujący nieznaną nam kinematykę, lecz zachowanie toroidów jest jak w kwancie promieniowania elektromagnetycznego.

l          p³ c
Ěf= ------------
        4 π r² λ
Zamiast długości cząstki (elektronu) emitującej i odbierającej oddziaływanie wstawiamy wysokość stosu A.
        lp ² ( √lp ) ² c
Ěf = ---------------------
         2π ( √2 A ) ² r
Mnożąc równanie przez iloraz stałych h / Ip uzyskujemy równanie na energię potencjalną dwóch ładunków jednostkowych z Prawa Coulomb

           lp ² √lp ²             h c/lp
E= -----------------      -------------
           ( √2A) ²              2π r
α = lp ² / 2 A ²
α = lp ² / 2* (8,276716557 *lp) ² =1/137,0080739
Wydaje się, że iloraz lp ² / 2A ² to stała (zmienna) struktury subtelnej. Jednak jej obliczona wartość dla elektronu wynosząca α=0,007271 (1/ α=137,008074) różni się nieco (0,0204 %) od wartości uznanej α=0,00729735. Prawdopodobnie przyczyna tkwi w metodzie obliczenia sumy szeregu harmonicznego która ma charakter przybliżony. Zastanawiający jest fizyczny sens pierwiastka z dwóch w mianowniku. Być może jest to potwierdzenie ruchu obrotowego toroidów. Suma obu prędkości byłaby równa właśnie √2 Vn. Przy obliczeniach wysokości stosu nie uwzględniłem efektów relatywistycznych, wynikających zarówno sumowania prędkości jak i kontrakcji, głównie ze względu na problemy obliczeniowe.

         ( √lp ) ²                 ĥ c
E= ---------------------   ----------
      ( √2 A/ lp ) ²              lp r

         √Ip
q = ------------
       √2 A/ lp

q- ładunek elementarny ( jednostką ładunku jest Kulomb, która wynika kombinacji stałych c/lp, po uwzględnieniu jednostki stałej elektrycznej). Obliczona wartość e=3,43463*10^-19 C odbiega od uznanej e=1,602176*10^-19 C. Wydaje się że zmienne pole elektryczne to skutek osiowego ruchu toroidów. Znak pola wynika z zależności; czy kierunek ruchu jest od prędkości c do prędkości minimalnej czy w kierunku przeciwnym. Zmienne pole magnetyczne to prawdopodobnie wynik ruchu przestrzeni po obwodzie torusa równy co do wartości prędkości Vn,.




PODSUMOWANIE

Celem tego artykułu nie tylko jest próba obliczenia stałej struktury subtelnej a przede wszystkim sprawdzianem zaproponowanego bardzo uproszczonego modelu kwantu i elektronu. Wartość obliczonej stałej różni się o dwie setne procenta od wartości uznanej a wzrost energii realizowany przez osiągnięcie prędkości relatywistycznych powodujących kontrakcję długości fali Comptona a ta znajduje się pod logarytmem.
Bardzo przybliżony model elektronu, opisany prostymi założeniami Falowej Teorii Grawitacji pozwala na obliczanie stałych, wymiarowych jak i bezwymiarowych, których wartości, co prawda odbiegają od wartości uznanych to trudno uznać te wyniki za przypadkowe. Istotne jest to że ta teoria pozwala na udoskonalanie modelu cząstki elementarnej i jego weryfikację. Zdaniem autora, zbudowanie wiarygodnego modelu cząstki, uwzględniającego jej właściwości falowe i kwantowe oraz wynikające z transformacji Lorentza pozwoli na udzielenie odpowiedzi na pytania, przed którymi współczesna fizyka teoretyczna wydaje się bezradna.


Iwanowski Krzysztof

Podobne artykuły


11
komentarze: 172 | wyświetlenia: 471
10
komentarze: 2 | wyświetlenia: 1133
8
komentarze: 0 | wyświetlenia: 257
6
komentarze: 48 | wyświetlenia: 661
6
komentarze: 81 | wyświetlenia: 295
6
komentarze: 58 | wyświetlenia: 2452
5
komentarze: 62 | wyświetlenia: 1023
124
komentarze: 52 | wyświetlenia: 141766
118
komentarze: 23 | wyświetlenia: 239662
91
komentarze: 20 | wyświetlenia: 111125
90
komentarze: 29 | wyświetlenia: 122159
 
Autor
Artykuł

Powiązane tematy





Całkiem ładnie wyszedł ten model cząstki, czyli abstrakcja z wieloma zapożyczeniami z konkurencyjnych modelów rzeczywistości, ale dająca słuszne wyniki. ;-)

Podoba mi się artykuł o falach grawitacyjnych oraz to, że szuka pan częstości grawitacyjnych planet lepiej niż współcześni fizycy.

Czekam na dalsze artykuły.

Mała prośba, aby nie używać zwrotów nadużywanych w fizyce typ

...  wyświetl więcej

Richard Feynman powiedział że już czas skończyć z traktowaniem cząstek elementarnych jako kulek materii. Cząstka elementarna to proces, dzianie się w czasie i przestrzeni ,i to jest, moim skromnym zdaniem klucz do zrozumienia mechaniki kwantowej. Na filmie poklatkowym o czasie emisji równym czasowi Plancka zobaczymy nieustannie zmieniający się obraz tego co nazywamy np. elektronem. W moim modelu p ...  wyświetl więcej

  nse,  21/12/2015

@krzysztof iwanowski: ... no właśnie te cząstki są niedookreślone, nie ma sensu pochylać się nad rozważaniami o cząstkach określanych ogólnikowo :)

Jest to próba, być może nieudolna, wejścia do zupełnie nieznanego wszechświata i oczekiwanie na tym etapie konkretnych modeli jest mocno przedwczesne. Do zbudowania takiego modelu trzeba odpowiedzieć na wiele pytań, i to takich których niewielu zadaje.



Dodaj swoją opinię
W trosce o jakość komentarzy wymagamy od użytkowników, aby zalogowali się przed dodaniem komentarza. Jeżeli nie posiadasz jeszcze swojego konta, zarejestruj się. To tylko chwila, a uzyskasz dostęp do dodatkowych możliwości!
 

© 2005-2018 grupa EIOBA. Wrocław, Polska