Напутствие себе и пишущим!
Речь идет о статье автора Liangzao FAN "Три эксперимента , вскрывающие противоречия релятивистской механики Эйнштейна и традиционной теории ускорения частиц электромагнитным полем," публикация 2010 года.Ссылку на нее не даю принципиально, считаю ее полностью заблуждением автора. Если после этого замечание прочтете мою статью,то ознакомитесь с моими аргументами. Свое мнение никому не навязываю, оставайтесь при своем.
К моему удивлению на указанную статью много одобрительных ссылок, моим статьям такое и не "снилось." Можно считать, что моя критика статьи Liangzao FAN обусловлена откровенной завистью к успешному автору.
Ссылку на эту статью я получил от читателя моей статьи в Dzen с названием «Скорость света доступна для полетов» (ее посмотреть можно по ссылке: :https://zen.yandex.ru/media/id/5e4d3a1fa4666c694f8a29d9/skorost-sveta-dostupna-dlia-poletov-statia--8-5ea934ae65a8ef41509beb2b
Что хотел сообщить мне читатель, приславший ссылку на статью старшего научного сотрудника Академии Наук Китая Liangzao FAN я так и не понял, то ли из-за краткости комментария читателя, то ли по причине собственной бестолковости. Но после прочтения указанной статьи больше всего меня огорчило, что мне не удалось понять, для чего уважаемому Liangzao FAN потребовалось писать столь спорную статью. Но так как ссылок на эту статью многовато в Интернете, поэтому решил сделать небольшой критический обзор статьи Liangzao FAN.
Давайте перейдем к сути самой статьи Liangzao FAN. Во Введении своей статьи Liangzao FAN критикует формулу релятивистской массы Лоренца:
и релятивистскую формулу для вычисления кинетической энергии частицы: Ек=(m - mo)c2. (2) Данное обстоятельство доказывает нам, что Liangzao FAN является «зеленым новичком» в области ускорительной техники. Для расчетов ускорителей давно не используют указанные формулы, а пользуются для расчета релятивистской массы части выражением:
Расчет кинетической энергии ускоренных частиц в линейных ускорителях, о которых рассуждает Liangzao FAN, проводится по формуле:
Ек=еU (4)
Где: е – элементарный заряд, кулон; U – ускоряющее напряжение линейного ускорителя, вольт; 0,511 МзВ – это масса покоя электрона в мегаэлектроновольтах. Если ускоряются протоны, тогда используется масса покоя протона, равная 938 МэВ.
Об этом можно почитать в книге авторов: Л.А. Арцимович, С.Ю. Лукьянов «Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях – М., Наука, 1972, на стр.129, формула (17.16). Применимость формул (3) и (4) никто не подвергает сомнению и давно с их помощью анализируются процессы ускорения заряженных частиц.
Обратимся к разделу 2:
«Эксперимент по ускорению электронов в однородном электрическом поле».
Здесь Liangzao FAN представляет нам результаты измерения скорости электронов, вылетевших из линейного ускорителя для пяти различных энергий (25кВ; 35 кВ; 45 кВ; 55 кВ; 65 кВ;). Единица 1 кВ = 1 000 Вольт. Энергии электронов, прямо скажем, небольшие и в России они обеспечиваются обычными производственными электронными пушками.
К сожалению, Liangzao FAN не представил описание «линейного ускорителя», не опубликовал осциллограммы разрядного тока электронного пучка (без таких осциллограмм невозможно иметь представление о «фронте» электронного пучка, чтобы оценить погрешность измерений скорости электронов, а также установить, какая группа электронов пучка соответствует измеренной скорости пучка). Другими словами, нельзя сделать заключение о степени достоверности результатов измерения скорости электронов.
Больше всего огорчает, что не представлено описания системы фиксации времени входа фронта пучка электронов в «дрейфовую трубу» и выхода из нее и каковы погрешности измерения времени прохождения фронта пучка электронов через дрейфовую трубу. Игнорируя все перечисленное, Liangzao FAN сообщает нам только размер дрейфовой трубы (L=143 см), не поясняя, почему она такая короткая. Если ее длину увеличить хотябы вдвое, то о надежности измерений скорости электронов можно было бы сказать хоть что-то. А в представленном виде мы имеем абсолютного «кота в мешке»
Возможное объяснение «короткой» дрейфовой трубы в том, что, линейный ускоритель имел плохую фокусировку и пучок электронов был сильно расходящимся. При увеличении дрейфовой трубы в два раза, большинство электронов высадилось бы на стенку трубы и на выходе из трубы электронов просто не оказалось. Ничем иным использование короткой длины дрейфовой трубы, вносящую значительную погрешность при измерении скорости электронов, объяснить невозможно.
Отсутствие внятного описания эксперимента по измерению скоростей электронов не вдохновляет читателя разделить удивление автора (Liangzao FAN) нарушением закона сохранения энергии, представленного в таблице 2, строка 4. Как говорится, к чему шел, то и получил. Короткое расстояние между датчиками измерения скорости пучка электронов (L=1,43 метра) может внести погрешность до 30 % в измерение скорости электронов, поэтому данным таблицы 2, строка 4 нельзя доверять, они полностью лежат в области погрешностей измерений скорости электронов. Так что с законом сохранения энергии в процессах ускорения заряженных частиц все в порядке.
Table 2
Не считая нужным отвлекаться «на какие-то погрешности», Liangzao FAN прежде всего бросается спасать закон сохранения энергии, т.е спасать строку 4 в таблице 2, которую сам же «рассчитал», не «заморачиваясь» на погрешности. Спасение закона сохранения энергии в строке 4 таблицы 2 пришло в виде формулы (5), которую Liangzao FAN
обнаружил в новоявленной Галилеевской релятивистской теории. Произошло чудо, Liangzao FAN спасает закон сохранения энергии, который сам нарушил. По причине небрежного использования правил анализа экспериментальных данных. Образно говоря, так Слон использует Посудную лавку. Результаты «спасения» обсуждаемого закона (расчетов по формуле (5)), Liangzao FAN представил в таблице 3
В первой строке таблицы 3 показаны энергии ускоренных электронов, в строке 2 даны измеренные (непонятно с какой погрешностью) скорости электронов. Третья строка таблицы 3 рассчитана при помощи формулы 5, а строка 4 демонстрирует «спасение» закон сохранения на линейных ускорителях. Его к.п.д. становится меньше 100 %, в отличие от таблицы 2, где к.п.д. выше 100%.
В эксперименте с измерением скорости электронов в зависимости от ускоряющего напряжения на линейном ускорителе Liangzao FAN не ограничился «спасением» закона сохранения энергии. В той же четвертой строке таблицы 3 Liangzao FAN обнаружил явление "Ветер - парус". Как считает Liangzao FAN, что по мере приближения скорости паруса к скорости ветра уменьшается сила ветра на парус. Эту аналогию Liangzao FAN переносит на работу ускорителя заряженных частиц. Отметим, прямая аналогия между этими явлениями невозможна из-за различной природы явлений. Зайдем с другого конца.
Все «открытия» Liangzao FAN объясняются отсутствием знаний о простых вещах
1. Если бы он знал о формуле (3), которая более 70 лет используется для расчетов в ускорительной технике, то сразу же бы обнаружил, что скорости, представленные им во второй строке таблицы 2, заметно завышены. И тогда не возникла бы дилемма нарушения закона сохранения энергии (Таблица 2, строка 4 ), где к.п.д. ускорителя больше 100 %;
2. Если бы Liangzao FAN твердо помнил, что энергия заряженной частицы строго определяется разностью потенциалов ускоряющих электродов (напряжением на ускорителе ) и что энергия частицы, приобретаемая в ускорителе, не зависит ни от скорости частицы, ни от ее массы [формула (4)], идея «ветер – парус» не возникла бы.
3. Если бы Liangzao FAN повнимательнее вник в структуру Галилеевской формулы (5), он бы сообразил, что скорость света достигается при энергии электронов Ек-0,211 Мэв!!?. Как говорится, чего не видели ни в одном исследовательском эксперименте. Где, в таком случае, место этой формулы? На свалке Истории науки.
4. Конечно, необходимо отметить и полнейшую некомпетентность Liangzao FAN в вопросах анализа экспериментальных исследований.
Даже такой скромный анализ ситуации с измерением скорости электронов в рассматриваемом эксперименте указывает, что выводы, которые изложил Liangzao FAN в таблице 2 и таблице 3, ничем не обоснованы, не доказаны, а потому – не состоятельны, не имеют научной ценности. Короче – не стоят «выеденного яйца».
В следующем разделе статьи «Калориметрический эксперимент с электронами большой скорости, бомбардирующими свинцовую мишень» Liangzao FAN приходит к выводу о неэффективности работы линейного ускорителя при ускоряющих напряжениях в диапазоне (6 … 15) МэВ.
Сразу подчеркнем, указанные энергии электронов чрезвычайно малы, чтобы наблюдать у них какие-либо неожиданные эффекты, вроде тех, о которых говорит Liangzao FAN в цитируемой здесь статье. Достаточно просто сослаться на работающий с 2000 года лазер на свободных электронах TESLA (Гамбург, Германия) и еще более мощный лазер XFEL, работающий с 2017 года (в том же центре, Гамбург). У лазера TESLA электронный пучок имеет энергию 1,25 ГэВ (гигаэлектроновольт), а у лазера XFEL электроны ускорены до энергии 17,5 ГэВ.
Заметьте, при немецкой педантичности на этих ускорителях не замечены снижения эффективности с ростом энергии, не замечены какие-то отклонения силы Лоренца. Электронный пучок движется в постоянном, но знакопеременном магнитном поле выписывая идеальные синусоиды с периодом порядка 3 см. И длина дрейфового пространства лазера более 500 метров, а не крохотные 1,43 метра, на которых Liangzao FAN строит новую физику. Надо полагать, китайский национальный напиток из риса оказался заметно крепче немецкого шнапса.
Однако, вернемся к статье, где Liangzao FAN поведал нам о калориметрических измерениях энергии электронного пучка. Здесь можно только посочувствовать Liangzao FAN. Непредсказуемость калориметрических измерений намного неожиданней, чем расчета по квантовой механике. Несмотря на кажущуюся простоту метода, получить достоверные сведения из калориметрических измерений могут только многоопытные специалисты, знающие тонкости этого ремесла
А вот и пример – таблица 4 из цитируемой статьи. Электронный пучок попадает на свинцовую мишень, нагревает ее и по равновесной температуре, измеряемой термопарой, вычисляется искомая энергия электронного пучка. Таблица 4
Как говорится, птицу видно по полету, а экспериментатора – по результатам. Диапазон температур (0,25 … 0,35) градусов Цельсия, представленный в таблице 4 находится в области погрешности термопары (1 … 10) градусов Цельсия. Качественной установкой термопары на нагреваемой мишени можно снизить погрешность измерения до 1 градуса Цельсия. Среднего качества измерения можно было провести при температурах мишени в диапазоне (5 … 12) град. Цельсия. Повысить температуру мишени при тех же энергиях электронного пучка возможно путем снижения массы мишени.
Вернемся к данным таблицы4. Из пояснения выше очевидно, результаты измерений пригодны только для мусорной корзины, никаких определенных и достоверных выводов на их основе сделать невозможно, потому что эти данные лежат в области погрешности термопары.
Наблюдаемая очень слабая зависимость температуры мишени от значительно изменяющейся энергии электронного пучка, к «бабке не ходи», объясняется отсутствием контакта термопары с мишенью. Теплота мишени к термопаре передается тепловым излечение, которое очень мало по сравнению с теплопередачей при хорошем контакте «термопара–мишень». Сам Liangzao FAN «эффект незакрепленной термопары» выдает за феномен «снижения эффективности ускорителя» с ростом энергии электронов. Разумеется, это досадное заблуждение, не имеющее научного обоснования.
В этом эксперименте Liangzao FAN не сообщил ничего о массе мишени, о ее форме (должен использоваться цилиндр Фарадея). Не упомянул о типе термопары, о способе ее закрепления на мишени, проводилась ли калибровка термопары от «эталонного источника энергии» с целью оценки погрешностей измерений. Без этих мероприятий невозможно выдвигать какие-либо гипотезы.
Отсутствует анализ числа отраженных от мишени электронов, потери энергии за счет рентгеновского излучения электронов, нет анализа энергии, затраченной электронами на разрушение кристаллической решетки мишени электронами, которая не ведет к нагреву мишени.
Далее, обратимся к таблице 6. Здесь Liangzao FAN сделал все, чтобы его не пускали даже «на порог» в фирмы-изготовители линейных ускорителей.
Liangzao FAN «доказал», что эффективность линейных ускорителей с ростом энергии перманентно снижается и после преодоления рубежа энергий 15 МэВ их эффективность их становится хуже лазеров, смотри последнюю строку таблицы 6. Самое время Liangzao FAN выдать диплом на открытие феномена: «Явление исчезновения энергии из линейных ускорителей».
До читателя «дошло», что он теперь не вправе определять энергию заряженной частицы, прошедшую разность потенциалов «U», по формуле «Eк=qU», а пользоваться таблицами, которые еще предстоит создать Liangzao FAN. Правда, неизвестно что делать в этой ситуации с педантичными в исследованиях немцами, которые на более мощных электронных лучах (1,25 ГэВ и 17,5 ГэВ, (об этом говорилось выше) снижения эффективности в работе ускорителей и «исчезновения энергии из электронных лучей не наблюдают». Претензий к формуле «Eк=qU» тоже нет. Страшно подумать, а вдруг Liangzao FAN заблуждается? В любом случае читателю есть о чем поразмышлять.
В завершающем разделе своей статьи:
Experiment on the Deflection of High-Speed Electrons in a Homogeneous Magnetic Field
Liangzao FAN приводит экспериментальные данные измерений величин Ларморовского радиуса электронов с энергиями: 4; 6; 9; 12; 16; 20 МэВ для трех значений магнитного поля, смотри таблицу 7, приведенную автором статьи.
Для специалистов в области ускорения заряженных частиц эта таблица вызовет просто гомерический смех типа «Гы-Гы-Гы…» Кто и где реально наблюдал, чтобы масса-энергии электрона изменялась в 5 раз, а Ларморовский радиус был один и тот же, смотри третий и последний столбцы таблицы 7.О чем не имеет представления автор этой таблицы?
1. Масса ускоренной частицы вычисляется по формуле (3) и это повседневная практика при конструировании ускорителей частиц.
2. Ларморовский радиус строго следует за массой-энергией ускоряемой частицы и за ее скоростью. Даже если частица достигла предельной скорости и продолжает двигаться в ускоряющем электрическом поле, то энергия ускоряющего электрического поля полностью превращается (переходит) в энергию-массу движущейся равномерно частицы. Энергия частицы с предельной, не меняющей скоростью, но движущейся в ускоряющем электрическом поле, возрастает за счет увеличения массы этой частицы, строго в согласии с формулой (3). Энергия частицы определяется разностью потенциалов ускоряющих электродов U по формуле (4)
3. В магнитном поле производят разделение изотопов одного и того же атома. Различие масс их на уровне 1, 005, так что «не заметить» изменения массы электрона в 5 раз может очень уж неопытный экспериментатор, а не магнитное поле. Таблица 7 представляет собой вопиюще противоречит почти столетней практике масс-спектрометрии в магнитном поле.
4. Все заверения автора статьи об ограничении «сверху» на энергию ускоряемых частиц опровергаются практикой оценки энергии частиц методом регистрации рентгеновского (гамма) излучения пучка частиц, падающих на мишень. Максимальная энергия квантов излучения определяет энергию ускоренных частиц. Это известно со времен открытия Рентгена (1895 год). Никаких ограничений на энергию ускоряемых электронов нет до 17,5 ГэВ, это известно абсолютно точно. На этой энергии работает лазер на свободных электронах XFEL Никаких отклонений от обычной практики эксплуатации ускорителей не отмечено.
Говоря в целом о 3-х экспериментах, предложенными Liangzao FAN,приходится сожалеть о потраченном времени на чтение этой пусто-порожней статьи, не имеющей ни единого достоверного факта. Видно только неуемное желание автора выдать желаемое за действительность. Хотя 10 лет спустя после публикации обсуждаемой статьи автор мог на некоторые "прозреть." Статья давняя, все может быть.