проект эксперимента для подтверждения пространственной

ПРОЕКТ ЭКСПЕРИМЕНТА ДЛЯ ПОДТВЕРЖДЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ
ПРОТЯЖЕННОСТИ ФОТОНА
© Моисеев Б.М., 2004
Костромской государственный университет
Улица 1 Мая, 14, Кострома, 156001, Россия
E-mail: ipmbm@kstu.edu.ru; genphys@ksu.kostroma.net
В предыдущих публикациях логически выведена возможность рассматривать свет как периодическую
последовательность возбуждений физического вакуума. В данной статье предлагается решающий эксперимент для
подтверждения или опровержения предлагаемой модели.
A logical conclusion of the possibility to regard light as a period sequence of physical vacuum excitements was given
in the article before. The decisive experiment for confirmation or refutation of the suggested model is considered in the
article.
Введение
Статья является частью более общей работы, посвященной формированию новых теоретических
представлений о физической природе света. Исходные положения развиваемой модели опубликованы ранее
[1,2]; кратко они изложены в статье “Волновые и корпускулярные свойства света” в настоящем сборнике. В
данной статье предлагается идея эксперимента для подтверждения развиваемой автором модели.
Проект решающего эксперимента
Любая гипотеза нуждается в подтверждающем или опровергающем ее эксперименте. Развиваемые нами
представления о физической природе света также необходимо подтвердить или опровергнуть
экспериментально. Существенная особенность нашей модели – пространственная протяженность фотона
вдоль направления движения, что фактически отрицает существование фотона как точечной частицы.
Косвенно определяемый параметр – частота, при прохождении света через вещество считается
постоянным, а изменяющейся считается длина волны. В нашей модели параметр “частота” заменяется
параметром “количество пар фотов”. Если поставить эксперимент, в котором от протяженного фотона будет
отсекаться часть пар фотов, то изменится энергетическая характеристика принимаемого излучения. В одном
акте поглощения фотона будет участвовать меньшее число пар фотов.
Согласно общепринятой интерпретации, уменьшение энергии фотонов связано с уменьшением частоты
излучения. Регистрационный датчик, построенный на корпускулярных свойствах света, – например, на
фотоэффекте – должен дать положительный результат, т. е. исчезновение фотоэффекта. Причина тому,
согласно нашей модели – меньшая энергия “обрезанного” фотона из-за меньшего количества в нем пар
фотов.
Регистрация света с помощью датчика, использующего волновые свойства, вероятнее всего, не даст
положительного результата, т. к. кинематические параметры “обрезанного” фотона останутся те же.
Возможен лишь слабый эффект, связанный с изменением в характере дисперсии для различных участков
спектра.
При проведении эксперимента для исключения эффектов нелинейного характера следует использовать
не лазерный, а естественный монохроматический свет. Обрезать длину фотона можно, например,
следующим способом.
Пусть металлическое кольцо (или диск) радиуса R ≈ 1 м вращается с угловой скоростью ω. На
периферии диска имеются узкие щели ширины L, ориентированные по направлению к центру диска. Центры
щелей вращаются по окружности радиуса R. Диск освещается с одной стороны узким пучком естественного
монохроматического света так, что свет проходит сквозь одну из щелей и попадает на датчик,
расположенный за диском. Энергия фотонов ε = hν = nhЭ [1,2]. Толщина диска пренебрежимо мала.
Протяженный фотон проходит сквозь щель неподвижного диска за время Δt ~ 10–8 с. Если диск
вращается, то при некоторой частоте вращения N оборотов в секунду фотон полностью пройти через щель
не успеет, и часть пар фотов будет отсечена краями щели. Предельная частота вращения, при которой
возможно прохождение всего фотона через щель, задается условием: L = VΔt = ωRΔt = 2πNRΔt. Из этого
соотношения получаем формулу для вычисления предельного числа оборотов диска, при котором начнется
“обрезание” фотонов:
N
L
.
2Rt
(1)
Ширина щели L не может быть очень малой, чтобы эффект дифракции не был заметен. Пусть L = 1 см, а
R = 1 м. Для рассмотренного в [1,2] фотона, связанного с переходом 3d2p в атоме водорода, Δt = 1,55∙10–8 с.
Для этих значений N ≈ 105 об/с. При такой частоте оборотов металл, из которого сделано кольцо, будет
разрушаться. Увеличение радиуса кольца, например – на порядок, – не решает проблему, т. к. 104 об/с также
слишком большая величина.
Необходимую частоту оборотов диска можно снизить до реально возможной, если в качестве источника
света использовать излучение водорода, связанное с переходом 6h5g. Согласно [3], при этом переходе Δt =
61∙10–8 с. В этом случае N ≈ 2500 об/с, и современные материалы такую нагрузку могут выдержать. Число
оборотов можно снизить еще в 2 раза, если на пути пучка света будет два одинаковых, близко
расположенных диска, вращающихся синхронно в противоположных направлениях. В этом случае щель
будет перекрываться в 2 раза быстрее.
Точечные фотоны пройдут через щели вращающихся дисков практически мгновенно, и будет
наблюдаться только уменьшение интенсивности прошедшего света и слабый дифракционный эффект.
Протяженные фотоны будут обрезаны, и в тех явлениях, где проявляется корпускулярная природа света,
будет наблюдаться уменьшение энергии фотонов.
Результаты и выводы
Предложена физическая идея решающего эксперимента для подтверждения пространственной
протяженности фотона. Данную публикацию можно рассматривать как предложение к сотрудничеству тем
научным коллективам, которые имеют возможности и средства для проведения подобного эксперимента.
ЛИТЕРАТУРА
1. Моисеев Б.М. Моделирование структуры фотона. – Кострома: Изд-во КГУ им. Н.А. Некрасова, 2001.
2. Моисеев Б.М. Микроструктура фотона // Труды Конгресса-2002 “Фундаментальные проблемы естествознания и
техники”, часть III, С. 229–251. – СПб, Изд-во СпбГУ, 2003.
3. Собельман И.И. Введение в теорию атомных спектров. – М.: Наука, 1977.