Проблемът за Electron Физика

Не бях доволен от нивото на обсъждане на въпросите, повдигнати от g.Zinoviem..Dlya семена предложи за обсъждане на физиката V.Grishina статия на тази тема:
"
1. AGE LORENTZ'a
Математическият формулирането на теорията на макроскопична електромагнитни явления е красиво завърши Maxwell'om Й. В. за около тридесет години преди създаването на теорията на Лоренц. Лоренц използва Максуел уравнения за съставяне на микроскопско теория на електромагнитно поле и се прибавя към този израз за силата, която зареден опит частиците в присъствието на електрически и магнитни полета. Тази теория е микроскопска описание на материята по отношение на неговите заредени атомни фрагменти, йони и електрони. Успехът на това се крие в микроскопичен теорията от Лоренц доказателство за факта, че теорията макроскопичния Максуел може да се извлече от теорията на микроскопичен движение подходящ процес усредняване на отделните йони и електрони. По този начин, теорията на Лоренц е основната теория и теорията на Максуел могат да бъдат получени от него.

Въпреки това, Лоренц не се ограничават до: успешно описващ електромагнитната сила действа върху една заредена частица, поради присъствието на външното поле, той се опита да опише структурата на отделен електрон. Целта му беше да се покаже, че електронът е напълно електромагнитното обект. По-специално, на масата на електрони трябва да бъде еквивалентна на масата на съдържанието му електромагнитна енергия; своята инерция, т.е. инерционния термин в уравненията на движение на Нютон, беше да се появи напълно чрез собствената си електромагнитно поле. електрон ускорение означава поле промяна или смущение, произведен от електрона; тя включва разходите на енергия. Ето защо, на електрона намира известна инерция в посока на силата, действаща върху него.

Тези идеи са част, съдържаща се имплицитно в Лоренц. По-късно те бяха анализирани и се разпространява от Авраам и другите в електроните на бързо движещи се, особено след като стана специална теория на относителността общоприета Айнщайн. Въпреки това, резултатите от теорията на относителността не е била използвана в теорията по последователен начин, а оттам и на трудността, която е на Съюза на теорията на относителността и електрон теория биха могли да бъдат отстранени, остана там в продължение на много години. Затова нека започнем да се помисли за нерелативистката теория.

Както бе споменато по-горе, началната точка на теория е Lorentz'a сила и микроскопични уравнения, които след усредняване дава на Максуел уравнения. Когато Lorentz'a на сила се използва за описание на действие, който притежава електромагнитно поле на електрон произвежда при източника, т.е. на електрона, следното уравнение на движение:

В това уравнение, ускорение А, и силата F три вектори, и точката показва производно време. Тук м и д - масата и заряд на електрона, с - скоростта на светлината. Известен Lorentz'a сила F възниква в резултат на външно електрическо поле Е и магнитна плътност В поток, и сумата е следващата умножена по R плътност заряд,

Структурата се характеризира с разпространението на електронна плътност заплащане. Тази стойност трябва да се приема от някои предположения, тъй като на теория няма нищо, което да го определи. От експеримента е известна само на общата такса д. Маса m е напълно електромагнитна енергия и следователно W е дадено от електрическото поле, когато частицата е в покой

(II) Втората трудност се състои в членовете, определени като "конструктивни елементи." Тези условия зависят от разпределението на зареждане на радиуса на електрона. Тук връзката е трудността, а трудността не е през първия мандат. В последния, за тегло един или друг начин трябва да се определи експериментално, докато тук цялата динамика става ясно зависими от електронната структура. Тази трудност може да се елиминира само чрез премахване на електронната структура като цяло. Ако приемем, че частицата е една точка, а след това ще очевидно не разполагат с никакви структура. Освен това, ако за тази цел, ние се стремим електрон радиус r0 до нула, всички "елементи на конструкцията" изчезват. Тъй като не експериментални доказателства на структурата не съществува (коректността на потенциалния израз на Кулон, измерена на много малки разстояния), то е - наистина задоволителен процедура. Премахването на структурните елементи, обаче, води до нови предизвикателства, а именно, когато радиусът клони към нула, масата електрон става безкраен. Според (3),

r0 ® от 0 означава, m ® ¥, (4)

Това е известен проблем с електронен самостоятелно енергия. Тя съществува както в класическата електронна теория и квант. Задоволително решение не е известно. Като най-добри временни решения, предложени процедура renormalization (renormalization), които ще бъдат обсъдени по-късно. Във всеки случай, тази процедура не позволява да се въведе пълна електромагнитна маса.

Ето защо не е изненадващо, че много опити са правени да се запази крайното електрона и въведе теорията на изрична електронна структура. Дебатът за и против една точка на електрона всъщност толкова стара, колкото електронната теория. Двете страни се споразумяха, обаче, че след появата на квантовата механика, проблемът е структурата на електрон квантовомеханични. Можете да бъдете сигурни, че този проблем не принадлежи към сферата на компетентност на класическата електродинамика. Поради това е, до известна степен, е въпрос на вкус, както на класическата теория описва електрон извън границите на закона. Вярвам обаче, че това не означава, че само защото класическата теория не е компетентен да се обсъди структурата на електрон, трябва да се въведе не структура (ако изобщо). Всъщност, мисля, че повечето физици биха се съгласили, че класическата теория на електрони място е за предпочитане, ако тя може да бъде изградена без отклонения. Това не може да се направи на нивото на развитие Lorentz'a теория, но, както ще видим, може да се направи на по-късен етап от развитието на теорията.

III) трета трудност Lorentz'a очевидни в уравнение (1), както следва. Дори ако нямаше членове на структурата, все още има един термин в уравнението, която съдържа производно на ускорение по отношение на времето. Нютоновата механика се основава на уравненията на движение, които не съдържат такива производни във времето. Следователно, те са. т.е. втори ред диференциални уравнения по отношение на пространство и техните разтвори, идентифицирани две първоначални условия: ако позицията и скоростта на частиците в даден първоначално време, пълната си траектория е напълно определена. Но това не е случаят с Lorentz'a уравнение: къде сме, най-малкото, уравнението на третия ред (дори и когато няма структурен елемент), и поради това, че трябва да се знае също така и първоначалното ускорение. Това напълно противоречи на понятията Нютоновата механика. В допълнение, членът има доста неясна физическа интерпретация. Тя отговаря на обратима промяна в енергетиката, нещо като кинетична енергия. Наистина, тази енергия се нарича "ускорение енергия", за разлика от "бърза енергия", която е кинетичната енергия. След Schott'a, понякога се нарича енергия Schott'a, а вторият в (1) е ясно резултат на самостоятелно областта на електрона и поради това често се нарича "радиация реакция." Аз няма да се ангажират с по-нататъшно обсъждане на този въпрос, тъй като този термин в крайна сметка ще изчезне от уравнението.

Има и друг проблем в теорията Lorentz'a-Abraham'a (Авраам), което не е очевидно, когато се обмисля уравненията на движение. Тази трудност е свързан със стабилността на електрона. Очевидно е, че натрупването на отрицателен заряд дава нестабилна конфигурация: всеки краен разпределение на товара само един знак, ще се взривят. Напълно електромагнитната теория на електрона не може дори да се осигури съществуването на тази частица. Това е - един много стар проблем. Решението на този проблем е бил предложен Poincar'e, който показа, че на теория винаги могат да бъдат въведени привличане и поради това не са електромагнитна сила само за да се балансира силата и стабилността на снимачната площадка. Но това е чисто специална (т.е. пригодена за случая), решение, което не се вписва в "основен" теория. От друга страна, в точка електрон теория електромагнитно самостоятелно напрежение за неопределено време и по този начин има свързваща сила Poincar'e настоящото. Това разминаване е тясно свързано с различието на точката за самостоятелно електрони. Всъщност, може да се покаже, че в релативистичната теория, в която самостоятелно енергийни електрони (т.е. масата й) не е безкрайно, самостоятелна напрежение всъщност изчезва и частица е стабилно. По този начин, този проблем няма смисъл да се обсъди допълнително, тъй като тя ще бъде решен едновременно с проблема за собствената си енергия във всеки релативистичната теория. Разбира се, този подход е доста разумна, защото ако един електрон е един елементарен заряд, задоволително теория трябва да бъде такова, че да се предотврати или собствена взаимодействия на взаимодействието на Кулон като такъв съществува само между зарежданията. Ето защо, в такава теория не може да бъде, че една част от начално зареждане ще действа от друга част на същото начално зареждане. В този случай, на електрона, вече няма да се взривят и ще бъде стабилна. "
За съжаление, формулата не се копира.

Двете страни се споразумяха, обаче, че след появата на квантовата механика, проблемът е структурата на електрон квантовомеханични. Можете да бъдете сигурни, че този проблем не принадлежи към сферата на компетентност на класическата електродинамика. Поради това е, до известна степен, е въпрос на вкус, както на класическата теория описва електрон извън границите на закона. Вярвам обаче, че това не означава, че само защото класическата теория не е компетентен да се обсъди структурата на електрон, трябва да се въведе не структура (ако изобщо). Всъщност, мисля, че повечето физици биха се съгласили, че класическата теория на електрони място е за предпочитане, ако тя може да бъде изградена без отклонения.

Последното твърдение, меко казано, е неправилна. Предпочитан е квантовата теория на електрона, без отклонения, тъй като различията, които възникват, когато става превеждат класически език, никой няма да се грижи, но класическата теория, без отклонения, които не могат да бъдат еднакви, без различия правят кванта ще бъде предмет на странно и дори безполезни.

Тази трудност е свързан със стабилността на електрона. Очевидно е, че натрупването на отрицателен заряд дава нестабилна конфигурация: всеки краен разпределение на товара само един знак, ще се взривят. Напълно електромагнитната теория на електрона не може дори да се осигури съществуването на тази частица.

Това също е един завой. Фактът, че е логично продължение на класическата теория, в която уравненията на полето са просто разглежда като се има предвид, без да навлизаме в механизма на външния им вид. В квантовата теория, има разбиране за това къде и как тези уравнения са взети, и ние можем да приемем тяхното поведение в екстремни преходи не е като обикновена декларация "на уравнението са, и винаги и навсякъде ще бъде така", и екстраполацията на тяхното поведение, което се различава от тази декларация.