В начало
На главную

Письмо Шпенькову Г.П.

От кого: Rudnev A.D. science2@rambler.ru
Кому: Шпеньков Г.П. g.shpenkov@firmus.mc
Дата: Thu, 16 Jun 2011 12:50:37 +0400

Добрый день, Георгий Петрович. Решил возобновить диалог про 2q, начатый мной ранее. Во вложении подробности, а здесь выражу надежду, что это не вызовет отрицательных эмоций. Общались же раньше ученые и вырабатывали совместное что-то. Лично у меня нет никакого умысла.
С уважением,--
Rudnev A.D..

В нашей давней переписке мы обнаружили одну общность: мы оба отвергали термин "заряд" в качестве фундаментальной константы. Каково же было моё удивление, когда в новой статье "Спин электрона" Вы не только оперировали элементарным зарядом q _e электрона, но с его помощью еще умудрились получить значение орбитального тока i=dq/dt равным

2q _e/T ₀ ( 1),

где T ₀- период орбитального вращения заряда в электроне.
Разумеется, я возразил и, несмотря на Ваше настаивание, полагал, что найду неточность в статье "потом". Ну вот оно и настало. В разных экспериментах значение g -фактора колебалось от 1,1 до 2, что, естественно, противоречит здравому смыслу. Навести порядок в этом вопросе -желание естественное. Для однозначности теоретического обоснования требовалось увеличить орбитальный ток вдвое. Основная идея ясна из рисунка 1:

Рис.1. Схема вычисления орбитального тока в электроне.

     Небольшое отступление: в стать используется общепринятое обозначение элементарного заряда электрона "е" . Это иногда вносит путаницу, поскольку в атомной физике так обозначается сам электрон. Поэтому я везде обозначаю элементарный заряд через "q_e" .
     Что меня отторгает в этой схеме? Формула dq/dt в классическом правиле отображает количество элементарных зарядов, прошедших через поперечное сечение проводника в единицу времени. А оно не может быть равным 2q_e по определению. Кроме этого, скачки (-q _e) и (+q _e) принадлежат разным пространственным координатам (рисунок слева). Поэтому попытка соединить их в одну точку (АВ на нижнем рисунке) приводит к тождеству q_AB=q_e=Const . Существует еще призрачная возможность плавного изменения движущегося заряда от (-q _e) до (+q _e) , но она физически запрещена.
     И ещё: в том же классическом определении тока есть вариант определения его как скорость прохождения электронов через поперечное сечение проводника. В этом варианте заряд q однозначно определяет число движущихся электронов n . И вновь нет места для двойки.      Так что же происходит на самом деле? Логично предположить, что все дело в неточности классических определений тока, созданных на заре электрической эры. В самом деле, в этих определениях везде присутствует "поперечное сечение", в котором наблюдатель подсчитывает число прошедших электронов за единицу времени. Данное правило годится исключительно для проводника с огромным числом движущихся электронов. Ведь, при одном единственном движущемся электроне подсчет всегда даст единицу, а интервал времени зафиксировать не удастся (в линейном проводнике).
     Если просто взять произведение заряда на скорость, не достает длины в знаменателе.
Переиначим классическое правило i=dq/dt введением меры длины

( 2).

Мы сохранили смысл обеих формулировок, но ушли от "сечения". Основания для этого есть: вспомните, например, правило для силы Ампера [4]

( 3).

    Неужто не задумывались - почему здесь нет ни сечения проводника, ни его длины, а есть часть длины проводника, находящаяся в магнитном поле? Значит, дискретность элементарных длин dl столь мала, что позволяет непрерывно суммировать их. Что же это за волшебные длины, которые не позволяют сформировать ток на меньшем отрезке пути, чем dl ? И вообще- как это ток пропорционален скорости, если любая сила, действующая на электрон, может создавать только ускорение a ?
     За ответами я отправлю к подробному анализу [5], а здесь приведу лишь основное. Ток в металлах зависит от удельного сопротивления, а оно определяется длиной свободного пробега L электронов. Так вот на этом участке L движение электронов, действительно, равноускоренное. А при столкновении с атомами накопленная кинетическая энергия выплескивается наружу. Половина - в виде тепла, а вторая половина - в виде магнитной энергии, пропорциональной току. Тепловая часть энергии активная, а магнитная -реактивная. А обе эти составляющие в сумме обеспечены внешней энергией источника тока. Парадокс в том, что выделенное тепло считается равным всей затраченной энергии. Но тогда магнитная энергия лишняя. Так может быть, реальный ток действительно вдвое больше? Или же тепловая энергия, выделяемая в проводнике, вдвое меньше? Судьей может быть только реактивная энергия электрона. Сравним ее с приобретенной кинетической энергией.
     Согласно нашей модели электрона носителем реактивной энергии выступает емкость электрона [2].

(Ф) ( 4).

Если электрон прошел дистанцию пути с разностью потенциалов U, он приобрел энергию Uq _e, а его емкость приобрела энергию

(Ф) ( 5).

Находим отношение

( 6).

Таким образом, активная энергия равна реактивной, т.е. тепловая энергия составляет лишь половину затраченной. Следовательно, в тепло переходит лишь половина затраченной энергии, - кинетическая энергия движения электрона.

( 7).

Или

( 8).

Определение тока:
Ток одиночного электрона равен произведению заряда на отношение средней скорости электрона к длине свободного пробега.

Возможно ли перенести данное правило на орбитальное движение заряда в электроне? Сначала мы должны отметить, что речь нельзя вести о спине электрона, ибо спин -это вращение частицы или однородного неструктурированного тела вокруг собственной оси. Такое вращение не затрагивает окружающие заряды, поскольку не изменяет кулоновских расстояний. Следовательно, спин по определению не создает тока. Электрон же неоднороден, он структурирован, что подтверждается хотя бы циклотронным эффектом или созданием вихревого магнитного поля в движении. Тогда речь можно вести только об орбитальном движении однородного сгустка энергии -энергомассы (ЭМ) электрона. Движение ЭМ по орбите возвратно ускоренное несимметричное. Возвратные циклы (их число в периоде ) адекватны кинетике столкновений с атомами в проводнике.
Величина орбитального тока в электроне определяется по формуле (3)

(А) ( 9).

Сопротивление в орбитальном движении

( 10).

что многократно подтверждено опытами в эффекте Холла [3].

Теперь о g -факторе, который хочется привести к убедительному значению 2. Вот результаты различных опытов по его экспериментальному определению.

Не правда ли, - двойка кажется более реальной? Однако, волюнтаризм здесь не допускается. Солидные ученые ставили подписи и под другими результатами. Как можно это игнорировать?
Итак, проанализируем суть g-фактора. Сначала определим отношение магнитного момента

( 11).

к механическому

( 12).

( 13).

Затем выразим это отношение в магнетонах Бора

( 14)

просто потому, что исключается участие массы

( 15).

Действительно, если удвоить орбитальный ток электрона, двойка в знаменателе выражения (11) исчезнет и g-фактор примет желанное значение 2. Но как это получить, если не прибегать к подмене?
Не так уж и сложно, если воспользоваться физической моделью электрона (или атома), показанной в [5]. Ведь ЭМ в электроне (или электрон в атоме) движется не только по орбите, но еще и в меридиальном направлении с переменным радиусом (рис.2).

Рис.2. Профиль электрона в разрезе.

Я еще раз уточнил среднее значение модулированного радиуса и оно оказалось равным 0,636 r e . Это значит, что механический момент уменьшается в среднем в 1,572327 раза, а

( 16).

Не двойка, конечно, но кто сказал, что она должна быть двойкой? Правда оказалась между крайними суждениями. Собственно, и результаты опытов оказались с естественным симметричным разбросом.

В начало
На главную

Литература:
1. Руднев А.Д. Физика электрического тока.
2. Руднев А.Д. Шаг к структуре пространства.
3. Руднев А.Д. Эффект Холла как он есть.
4. Френкель В. Я., Явелов Б. Е. Молекулярные токи Ампера.
5. Руднев А.Д. Электрон (анимационные картинки по физике).