Серия: МОИ ОТКРЫТИЯ Статья № 2
Как говорится, "деньги идут к деньгам", а одно открытие влечет за собой несколько других открытий. В первой своей статье (Статья №1) на страницах "Дзен(а)" я рассказал о своем открытии магнитного потока определенной величины, генерируемым движущемся элементарном заряде. Если движется элементарный заряд, то связанный с ним магнитный поток "Ф" зависит только от скорости движения "V" этого заряда.
В общем случае, когда заряд частицы не элементарный и равен "Ze", магнитный поток зависит как от скорости, так и от зарядового числа "Z", где Z=1,2,3...
Суть открытия
Когда скорость V элементарного заряда "е" достигает скорости света (V=c), выражение для магнитного потока "Ф" становится комплексом постоянных величин:
Другими словами, при достижении элементарной частицей скорости света, сопровождающий ее магнитный поток "Ф" достигает своего максимального значения "Ф1":
Где: е - элементарный заряд, Кл; мю ноль - магнитная постоянная вакуума,Гн/м; с - скорость света, м/с. Все параметры представлены в системе единиц Си.
Фактически, при достижении элементарной частицей скорости света, генерируемый этой частицей магнитный поток совершает квантовый переход от Ф к Ф1 и при дальнейшем ускорении частицы не меняет своей величины (Ф1 = const). На этом основании следует считать, что:
Ф1 -новый, неизвестный ранее квант магнитного потока, его величина равна:
Ф1 = 1,508971.10^(-17) B c.
Напомним, квантом магнитного потока "Ф1" сопровождаются частицы, достигшие скорости света и имеющие элементарный заряд "е".
Фраза " достигшие скорости света ", когда речь идет о материальных частицах, вызывает вопросы. Дело в том, что согласно современным представлениям, материальные частицы не могут достигнуть в точности скорости света, а способны только бесконечно близко к ней приближаться. Но так как и саму величину скорости света мы не знаем абсолютно точно, поэтому указанную проблему можно считать исчерпанной. С некоторой степенью погрешности будем считать, что скорость света достигается.
С другой стороны, квант магнитного потока Ф1 существует независимо от каких бы то ни было обстоятельств. Он просто указывает на предельное значение магнитного потока, генерируемого элементарной частицей при движении. Опять же, независимо от того, способны мы достигать скорости света, или только к ней приближаться.
Из истории физики
Как известно, существует квант магнитного потока "Фо", предсказанный немецким физиком Фрицем Лондоном (07. 03. 1900 — 30. 03 1954) еще в 1935 году при разработке теории сверхпроводников. Величина этого магнитного потока вычисляется по формуле:
Фo = h/2e = 2,067833636·10^-15 В с.
Где: h - постоянная Планка, Дж с; е - элементарный заряд, Кл.
В 1961 года две группы экспериментаторов – Б.С. Дивер и У.М. Фэрбенк , (США), и Р. Долл и М. Нёбауэр, (Германия), сообщили о экспериментальном доказательстве квантования магнитного потока. К сожалению, эксперименты слишком запоздали с подтверждением правоты предсказания Фрица Лондона, который довольно рано скончался, в возрасте 54 года (1954 г.). Впрочем, лучше поздно, чем никогда. Триумф предсказания квантования магнитного потока в сверхпроводниках состоялся и приносит автору открытия кванта "Фо" до сих пор заслуженную славу.
Квант Ф1 "повторение пройденного" от кванта Фо, или что-то новое?
Вопрос весьма принципиальный. Квант Ф1 относится к совершенно иной системе координат, если можно так выразиться. Перечислим их принципиальные отличия:
Квант Фо возникает преимущественно в результате проникновения внешнего магнитного поля в сверхпроводник. При этом равномерно расположенные по площади сверхпроводника силовые линии индукции В после достижения критического значения индукции начинают группироваться в отдельные нити и проникать в сверхпроводник.
Этот процесс разбиения равномерного магнитного поля В на локальные нити и называется квантованием магнитного потока. Отдельными квантами магнитный поток проникает в цилиндрические отверстия в сверхпроводниках.
Условия возникновения квантов Ф1 совершенно отличаются от условий возникновения квантов Фо:
- Квантуется собственное магнитное поле движущегося заряда;
- Кванты Ф1 возникают при достижении элементарной частицей скорости света;
- Величина кванта Ф1 примерно в 137 раз меньше величины кванта Фо.
Открытие кванта Ф1 показывает, что в теории физики существуют еще "заповедные" места. Не все нам рассказали о проблеме квантования существующие теории.
Удивительное - рядом!
Без лирики - не обойтись. Ранее, когда я сам не знал о кванте Ф1, часто встречались статьи о чрезвычайной загадочности константы тонкой структуры (она же - константа электромагнитного взаимодействия). Вероятно, по праву первой среди остальных констант, она традиционно обозначается греческой буквой "альфа".
Я не мог понять, в чем кроется загадка константы альфа? Первое, известен ее автор, знаменитый немецкий ученый Арнольд Зоммерфельд. Далее, известна формула для вычисления константы альфа. Тем не менее, математики и физики продолжают искать все новые и новые способы вычисления этой константы?
Наконец, пришел и мой черед впасть в изумление. Это когда я вздумал узнать, во сколько раз квант Ф1 меньше кванта Фо. Нахожу отношение Ф1/Фо:
Разумеется, на тот момент конечное выражение отношения магнитных квантов Ф1/Фо ничего мне не напоминало и я просто вычислил его. Но полученное число (его обратная величина) "137,03599..." не узнать было невозможно!
Это была та самая константа альфа, которая так удивляет до сих пор физиков, а я не понимал, чему тут удивляться? А здесь сам увидел, как эта таинственная константа альфа вдруг возникла нежданно - негадано! Вылетела, как голубь из рукава фокусника.
Мое изумление было сильным, но еще сильнее оказалось охватившее меня раздражение. Раздражение возникает, когда не понимаешь, казалось бы простых и ясных вещей. Судите сами. Кванты Ф1 и Фо возникают в абсолютно различных явлениях и областях, причем совершенно никак не связанных друг с другом. Ни одной предпосылки не было, чтобы "злодейка альфа" вклинилась между независимыми квантами Ф1 и Фо.
На деле же оказалось, что между указанными квантами существует очень жесткая связь как по точности, так и по таинственности.
Точность и таинственность
Автор константы тонкой структуры "альфа", упоминавшийся выше Арнольд Зоммерфельд, представил ее как отношение скорости Н. Бора (официальное название - боровская скорость Vo) к скорости распространения света "с".
В моем случае константа "альфа" появилась сама, когда я записал отношения квантов магнитных потоков "Ф1/Фо" (это отношение представлено выше). Запишу ка я эти отношения вместе:
Конечно, нескромно никому неизвестному автору пристраиваться рядом с известнейшим физиком Арнольдом Зоммерфельдом. Это и "ежу" понятно. На ум приходит только одно оправдание:
"Не виноват я! Она сама ко мне пришла!..
"Она сама" - это, разумеется, константа тонкой структуры альфа, которая гуляет сама по себе и приходит неожиданно туда, где ее совсем не ждут. В этом и заключается феномен ее таинственности. Заявится нежданно, а ты думай, что бы значило ее появление! Если бы существовал "Клуб константы альфа", то он был бы самым таинственным. Покруче известной своими тайнами масонской ложи.
Точность параметров в соотношениях для константы альфа определяются мировыми постоянными, значения которых установлены с высокой степенью точности. Поэтому никаких сомнений не вызывает предположение, что между боровской скоростью Vo и квантом магнитного потока Фо существует непосредственная связь.
Получается, неожиданное появление константы альфа ведет как к усилению тумана таинственности, так и подсказкам, в каком направлении следует вести исследования. Действительно, между параметрами Vo и Фо существует непосредственная связь. К этому вопросу вернемся через несколько публикаций, чтобы не нарушать последовательность изложения материала.
В завершении статьи хочу предложить любителям изобретать использовать кванта магнитного потока Ф1 для создания индикатора достижения ускоряемыми частицами скорости света.
Другое применение кванта создание датчика, подсчитывающего число банчей (сгустков частиц, на которые разбивается первоначально непрерывный поток ускоряемых частиц) в мощных ускорителях. Еще более интересная задача - создание датчика подсчета частиц в самом банче. Вперед, в микромир!
Да и вообще, все, что связано с процессом приближения скорости частиц к скорости света, вызывает огромный интерес. Открытие кванта магнитного потока позволяет четко зафиксировать момент достижения частицей скорости света, причем весьма точно.
Продолжение следует...
