Чему равна минимальная температура?

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Чему равна минимальная температура?

Канарёв Ф.М.

Анонс

электромагнитный максвелл фотон излучение

Новая теория микромира детально описывает процесс формирования минимальной температуры и объясняет причину существования её предела.

Известно, что закон излучения (1) абсолютно чёрного тела (рис. 1, а), открытый Максом Планком, положил начало научному анализу процессов микромира (рис. 1, b) [1].

Рис. 1. Экспериментальные зависимости излучения абсолютно чёрного тела и Вселенной

. (1)

Длительный анализ экспериментальных зависимостей излучения абсолютно чёрного тела успешно завершился только после того, как Макс Планк ввёл новую константу , названную в последствии константой Планка. Она имеет явную размерность механического кинетического момента, характеризующего вращающиеся образования, что противоречило существовавшим в то время представлениям о волновой природе излучения, поэтому учёные долго не признавали эпохальное теоретическое достижение Планка.

Нами установлено, что длины волн всех основных элементарных частиц: фотонов, электронов, протонов и нейтронов, равны их радиусам . Частота излучения связана с длиной волны излучения, а значит и с радиусом, характеризующим вращательный процесс, известной зависимостью . Планк оказался прав.

В конце ХХ века стало ясно, что излучение формируют не электромагнитные волны Максвелла (рис. 2), а потоки импульсов фотонов (рис. 3). Радиусы этих фотонов оказались равными длине волны излучения. И это оказалось не случайным. Индийский ученый Бозе предположил ещё в 1924 году, что излучаемое электромагнитное поле представляет собой совокупность фотонов, которую он назвал идеальным фотонным газом. Английский учёный Алан Холден представил совокупность фотонов, формирующих волну, в виде шариков (рис. 3) [1]. В результате возникла задача выявления внутренней структуры шариков, формирующих такую волну. Но эта задача оказалась достаточно сложной. Она была решена лишь в конце ХХ века. Структура шариков - фотонов, представленных на рис. 3, оказалась плоской, состоящей из 6-ти кольцевых магнитных полей, замкнутых друг с другом по круговому контуру (рис. 4).

Рис. 2. Схема электромагнитной волны Максвелла

Рис. 3. Схема фотонной волны длиною

Рис. 4. Схема структуры фотона из 6-ти кольцевых магнитных полей

Удивительным оказалось и то, что все, существовавшие ранее корпускулярные и волновые математические модели, описывавшие фотон, вывелись аналитически из анализа процесса движения его модели (рис. 4), а движение центра масс фотона описали уравнения укороченной циклоиды, строго работающие в рамках аксиомы Единства. Новая модель фотона объяснила всю шкалу, так называвшихся электромагнитных излучений, и показала причину изменения его параметров в интервале 24-ти порядков. Эта же модель раскрывает и секреты процесса формирования температуры, в том числе и минимальной, и причину существования её предела.

Из закона излучения (1) абсолютно чёрного тела (рис. 1, а и b) следует, что с уменьшением максимума температуры в полости чёрного тела (рис. 1, а), радиус фотонов , совокупность которых формируют эту температуру, увеличивается. Закон этого увеличения описывает формула Вина. Например, максимум температуры 2000С (рис. 1, b) формирует совокупность фотонов с радиусами

. (2)

Это - невидимые фотоны инфракрасного диапазона и у нас сразу возникает возражение. Опыт подсказывает нам, что температуру 2000С формируют видимые фотоны светового диапазона. Такая точка зрения - яркий пример ошибочности наших интуитивных представлений. Поясним её суть на следующем примере.

Солнечный морозный зимний день с температурой минус с хрустящим снегом под ногами. Обилие солнечного света формирует у нас иллюзию максимального количества световых фотонов, окружающих нас, и мы готовы уверенно констатировать, что находимся в среде фотонов со средней длиной волны (точнее теперь со средним радиусом) светового фотона (табл. 1).

Таблица 1. Диапазоны изменения радиусов (длин волн ) и масс фотонов, формирующих фотонные излучения

Но закон Вина поправляет нас, доказывая, что мы находимся в среде фотонов, максимальная совокупность которых имеет радиусы (длины волн), равные (табл. 1).

 (3)

Как видите, наша интуитивная ошибка более двух порядков. В яркий солнечный зимний день при морозе минус мы находимся в среде с максимальным количеством не световых, а инфракрасных фотонов с длинами волн (или радиусами) .

Плюсовую температуру формирует совокупность фотонов с радиусами

(4)

Это также фотоны инфракрасного (невидимого диапазона), но они ближе к световому диапазону (табл. 1). Попутно отметим, что длины волн (радиусы) фотонов изменяются в интервале не 24-х, а 18-ти порядков [1]. Самые большие радиусы () имеют фотоны реликтового диапазона (табл. 1) и (рис. 1, с), формирующие минимально возможную температуру вблизи абсолютного нуля, а самые маленькие () - гамма фотоны (табл. 1) вообще не формируют никакую температуру.

Этим результатам можно возразить. Формула Вина работает в закрытой полости абсолютно чёрного тела (рис. 1, а), а приведённые примеры взяты для открытых пространств. Какие основания имеются для этого? Основание есть и очень веское. Формула Вина рассчитывает экспериментальную величину совокупности фотонов, формирующих максимум излучения Вселенной - открытой системы (рис. 1, с).

Новая теория микромира не только детально описывает процесс формирования закономерности излучения Вселенной, но и объясняет причину существования предела минимальной температуры [1].

Излучение Вселенной (рис. 1, с) названо реликтовым, то есть, зародившимся с момента её образования после, так называемого, «Большого взрыва», более 10 миллиардов лет назад. До нашего анализа спектра излучения Вселенной источник этого излучения считался неизвестным. Но процентное содержание химических элементов во Вселенной было установлено. Наблюдаемая нами Вселенная состоит из 73 процентов водорода, 24 процентов гелия и 3 процентов более тяжелых элементов. Это значит, что фоновую температуру формируют фотоны, излучаемые рождающимися атомами водорода. Известно также, что рождение атомов водорода сопровождается процессом сближения электрона с протоном, в результате которого электрон излучает фотоны, характеристики которых представлены в Приложении-1.

Теоретическая зависимость плотности излучения Вселенной (рис. 1, с - тонкая линия) подобна зависимости плотности излучения абсолютно черного тела (рис. 1, b) описываемого формулой Планка (1). С учетом физического смысла составляющих формулы Планка, физический смысл всей формулы (1) - статистическое распределение количества фотонов разных энергий в полости черного тела с температурой .

Максимум излучения Вселенной зафиксирован при температуре (рис. 1, c, точка А). В соответствии с законом Вина, длина волны фотонов, формирующих эту температуру, равна

(5)

Совпадение теоретической величины длины волны (рис. 1, c, точка 3) с её экспериментальным значением (рис. 1, с, точка А), доказывает корректность использования формулы Вина для анализа спектра излучения Вселенной.

Фотоны с радиусом , обладают энергией

. (6)

Энергия соответствует энергии связи электрона с протоном атома водорода в момент пребывания его на 108 энергетическом уровне (Приложение-1). Она равна энергии фотона, излучённого электроном в момент установления контакта с протоном и начала формирования атома водорода.

Процесс сближения электрона с протоном протекает при их совместном переходе из среды с высокой температурой в среду с меньшей температурой или, проще говоря, при удалении от звезды. Сближение электрона с протоном идёт ступенчато. Количество пропускаемых ступеней в этом переходе зависит от градиента температуры среды, в которой движется родившийся атом водорода. Чем больше градиент температуры, тем больше ступеней может пропустить электрон, сближаясь с протоном.

Для уменьшения погрешностей измерений фонового излучения рабочий элемент прибора (болометр) охлаждают. Предел этого охлаждения определяет границу максимально возможной длины волны (радиуса фотонов) излучения, при которой можно измерить его интенсивность. Экспериментаторы отмечают, что им удалось вывести в космос приборы, болометр которых был охлажден до температуры . Радиус фотонов, формирующих эту температуру, равен

. (7)

На рис. 1, с длина волны соответствует точке N. Это - предел возможностей экспериментаторов измерять зависимость интенсивности излучения с большим радиусом. В интервале от точки N до точки у авторов нет экспериментальных данных (но они показали их), так как для их получения необходимо охлаждать болометры до температуры, меньшей 0,10К. Например, чтобы зафиксировать зависимость плотности излучения при радиусе (рис. 1, с), необходимо охладить болометр до температуры

. (8)

Для фиксации излучения при радиусе фотонов (рис. 1, с) потребуется охлаждение болометра до температуры

. (9)

В табл. 2 представлены радиусы и энергии фотонов, формирующих разную температуру среды.

Таблица 2. Радиусы и энергии фотонов, формирующих определённую температуру

Экспериментально доказано существование минимальной температуры . В соответствии с законом Вина, радиус фотонов, формирующих эту температуру, равна (табл. 2).

Из изложенной информации следует, что максимально возможный радиус фотона близок к 0,05м. Фотонов со значительно большим радиусом в Природе не существует. Почему?

Экспериментальная часть зависимости в интервале DE (рис. 1, с) соответствует радиодиапазону. Она получается стандартными методами, но физическую суть этого излучения ещё предстоит уточнять.

Для установления максимально возможного радиуса фотона, соответствующего реликтовому излучению, найдём разность энергий связи электрона атома водорода, соответствующую 108-му и 107-му энергетическим уровням (Приложение-1).

(10)

Радиус фотонов с энергией будет равен

(11)

Фотоны с таким радиусом и энергией способны сформировать температуру

. (12)

Величина этой температуры близка к её минимальному значению, полученному в лабораторных условиях . Это означает, что точка L на рис. 1, с близка к пределу существующих возможностей измерения максимального радиуса фотонов, формирующих реликтовое излучение.

Таким образом, можно утверждать, что в Природе нет фотонов для формирования температуры (8), чтобы зафиксировать плотность реликтового излучения при радиусе фотонов более 0,056 м (рис. 1, с). Мы уже отмечали в прежних публикациях, что уточнение закономерности изменения плотности реликтового излучения с длиной волны (радиуса) более 0,05м должно быть главной целью будущих экспериментов [1].

А теперь опишем статистический процесс формирования максимума реликтового излучения. Максимуму плотности реликтового излучения соответствует радиусу фотонов, примерно, равному 0,001063 м (рис. 1, с, точки 3, А). Фотоны с таким радиусом рождаются не только в момент встречи электрона с протоном, но и при последующих переходах электрона на более низкие энергетические уровни. Например, при переходе электрона со 108 энергетического уровня на 76 он излучит фотон с энергией (Приложение - 1).

(13)

Радиус этого фотона будет близок к радиусу фотонов, формирующих максимум реликтового излучения (5)

(14)

Электрон при переходе, например, с 98 на 73 энергетический уровень излучает фотон с энергией

(15)

и радиусом

(16)

При переходе электрона с 70 на 59 энергетический уровень излучится фотон с энергией

(17)

и радиусом

(18)

Приведем ещё один пример. Пусть электрон переходит с 49 на 45 энергетический уровень. Энергия фотона, который он излучит при этом, равна

(19)

Радиус фотонов с такими энергиями также близок к максимуму (5) реликтового излучения (рис. 1, с, точки 3, А).

(20)

Мы описали статистику формирования закономерности реликтового излучения и его максимума и видим, что форма этого излучения не имеет никаких признаков «замороженности» после так называемой эпохи рекомбинации водорода, которую придумали астрофизики.

Пойдём дальше. Если электрон перейдёт со 105 энергетического уровня на 60 уровень, то он излучит фотон с энергией и радиусом , что соответствует интервалу между точками 1 и 2 на рис. 1, с. При переходе электрона с 15 энергетического уровня на 14 он излучит фотон с энергией и радиусом , что соответствует точке 1 на рис. 1, с, которая отстоит от соответствующей теоретической точки тонкой кривой на много порядков. Это вызывает серьёзные сомнения в корректности заключения о том, что формула Планка описывает всю форму экспериментальной зависимости реликтового излучения.

Поскольку от 15-го до, примерно, 2-го энергетического уровня (Приложение-1) количество уровней значительно меньше количества уровней от 108-го до 15-го, то количество фотонов, излученных при переходе с 15-го уровня и ниже будет значительно меньше количества (а значит и их плотность в пространстве) фотонов, излученных при переходе со 108-го до 15-го энергетического уровня. Это - главная причина существования максимума реликтового излучения (рис. 1, с, точка А) и уменьшения его интенсивности с уменьшением длины волны излучения. К этому следует добавить, что в момент перехода электрона с 15-го уровня и ниже излучаются фотоны светового диапазона. Например, при переходе электрона с 15-го на 2-ой энергетический уровень излучается фотон с энергией и радиусом, соответствующим радиусу фотона светового диапазона (табл. 1).

. (21)

Естественно, что после формирования атомов водорода наступает фаза формирования молекул водорода, которая также должна иметь максимум излучения. Поиск этого максимума - наша следующая задача.

Известно, что атомарный водород переходит в молекулярный в интервале температур . Радиусы фотонов, излучаемых электронами атомов водорода при формировании его молекулы, будут изменяться в интервале

; (22)

. (23)

Таким образом, у нас есть основания полагать, что максимум излучения Вселенной, соответствующий точке С (рис. 1, с), формируется фотонами, излучаемыми электронами при синтезе молекул водорода.

Однако на этом не заканчиваются процессы фазовых переходов водорода. Его молекулы, удаляясь от звезд, проходят зону последовательного понижения температуры, минимальная величина которой равна Т=2,726 К. Из этого следует, что молекулы водорода проходят зону температур, при которой они сжижаются. Она известна и равна . Поэтому есть основания полагать, что должен существовать ещё один максимум излучения Вселенной, соответствующий этой температуре. Радиус фотонов, формирующих этот максимум, равен

. (24)

Этот результат почти полностью совпадает с максимумом в точке на рис. 1, с.

Спектр фонового излучения Вселенной формируется процессами синтеза атомов и молекул водорода, а также - сжижения молекул водорода. Эти процессы идут непрерывно и не имеют никакого отношения к вымышленному Большому взрыву.

Мы уже отметили, что все параметры фотонов изменяются в интервале 18-ти порядков. Главные из них: энергия , масса , радиус и линейная частота (табл. 1, 3, 4).

Таблица 3. Диапазоны изменения радиусов (длин волн) и энергий фотонных излучений

Таблица 4. Диапазоны фотонных излучений

Итак, фотонная шкала фотонных излучений (табл. 1, 3, 4) начинается с реликтового диапазона. Минимальную энергию , минимальную массу и минимальную частоту , но максимальный радиус вращения имеет инфракрасный фотон в реликтовом диапазоне:

; (25)

; (26)

(27)

(28)

Сейчас нас интересует главная характеристика самого большого фотона - его масса , так как от неё зависит плотность магнитных полей фотона (рис. 4), которые удерживают его в едином образовании. При движении фотона (рис. 4) со скоростью света и вращении, величина отношения окружных скоростей центров масс магнитных полей фотона к скорости света равна, всего 1,05. Это самый экономный режим прямолинейного и его вращательного движений. Уменьшение массы (субстанции, формирующей локализованные магнитные поля фотона) достигает предела, при котором нарушается равенство между магнитными силами, сжимающими фотон, и центробежными силами инерции. В результате структура фотона разрушается, и он превращается в субстанцию, которую мы называем эфиром.

Заключение

Изложенная информация показывает, что минимальную температуру формирует совокупность фотонов реликтового диапазона с минимальной массой, а значит и минимальными магнитными силами, удерживающими её в едином образовании.

Литература

1. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. Монография. 15-е издание. http://www.micro-world.su/

Приложение 1

Спектр атома водорода

Размещено на Allbest.ru