Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума



Скачать 111.28 Kb.
Дата09.05.2013
Размер111.28 Kb.
ТипДокументы
УДК 534.011,УДК 537.876.2
СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ВАКУУМА

Терровере Владимир Родрихович, к.т.н.

E-mail: vterrovere@yandex.ru

Пермский Государственный университет, ММФ

Россия, 614990, г.Пермь, ул. им. Букирева, 15,

Захарова Мария Игоревна,

Пермский государственный технический университет, СФ

Россия, 614010, г.Пермь, ул. Куйбышева, 109.

В рамках классической теории рассчитаны основные параметры нулевых колебаний электромагнитного вакуума (ЭМВ). Частота колебаний Гц (видимая часть спектра), амплитуда колебаний см. Плотность ЭМВ равна г/см. На основе эффекта Казимира предложен способ генерирования постоянных контурных токов в металлических пластинах. Рекордное значение тока 0.181 мА имеет место для палладия . Проблема создания соответствующих вакуумных накопителей энергии представляет интерес для электропитания космической радиоэлектронной аппаратуры.

Имеется английский вариант данной статьи.
Ключевые слова: электромагнитный вакуум, эффект Казимира, вакуумные накопители энергии.

Терровере В.Р, Захарова М.И., 2010 г.
" Вместо утверждения, что эфира нет,

лучше сказать, что отводившаяся

ему роль перешла к понятию поля ".

Х. Юкава [ 1, с.57 ]

1 ВВЕДЕНИЕ
Наблюдательная астрофизика свидетельствует о том, что материя во Вселенной состоит из трех компонент: 4 - барионы, 23 - темная материя [ 2 ] или скрытая масса ( горячие нейтралино и холодные аксионы [ 3 ] ) и 73 - темная энергия [ 4-7 ].
Данная работа посвящена изучению энергетических свойств электромагнитного вакуума (ЭМВ), который проявляет себя в лэмбовском сдвиге, аномальном магнитном моменте электрона и в эффекте Казимира. Поэтому энергию ЭМВ иногда называют энергией Казимира. Обнаруженная автором аналогия между уравнениями колебаний упругой среды и уравнениями для вектор-потенциала электромагнитного поля позволила рассчитать характеристики ЭМВ. Количественная оценка свойств ЭМВ открывает перспективу промышленного использования энергии ЭМВ на базе нанотехнологий.



2 СТРАННАЯ АНАЛОГИЯ
Уравнение колебаний однородной изотропной упругой среды имеет вид [ 8, ф-ла (70.1) ]



Аналогичное уравнение для вектор-потенциала электромагнитного поля

имеет вид [ 9, ф-ла (18.22) ]



Это уравнение тождественно совпадает с уравнением (1), если







Упругие постоянные Ламе равны



Подстановка (6) в (4) дает значение коэффициента Пуассона . В этом случае объемный модуль упругости



является отрицательной величиной. На основании теоремы Гельмгольца



- магнитный вектор Герца. Функции и являются решениями волновых уравнений

[ 8, ф-лы (70.5)-(70.7) ]







На основании (4) и (5) и . Таким образом, возможны только поперечные электромагнитные волны. Если установленная аналогия является не формальной, то в этом случае основные понятия электромагнетизма приобретают прозрачный физический смысл. А именно: вектор-потенциал есть смещение точки особой электромагнитной среды, а напряженность свободного электромагнитного поля



есть скорость смещения точек электромагнитной среды. Эту среду можно назвать электромагнитным вакуумом (ЭМВ). Физический смысл остальных понятий электромагнетизма легко выводится из данной аналогии. Например, сила Лоренца аналогична гидродинамической силе Магнуса.
3 АНОМАЛЬНЫЙ МАГНИТНЫЙ МОМЕНТ ЭЛЕКТРОНА
Магнитный момент электрона равен



Здесь



- спин электрона, а



- гиромагнитное отношение, где - экспериментальное значение вакуумной поправки к магнитному моменту электрона, предсказанной П.Дираком. С другой стороны,



где


- вакуумный момент количеств движения электрона, R - радиус и



- окружная скорость вакуумной прецессии электрона. Автор полагает, что нулевые колебания ЭМВ представляют собой стоячие волны с единственной частотой . В этом случае вакуумная прецессия электрона (17) в плоскости возможна только, если компоненты импульса электрона равны





Здесь A - амплитуда нулевых колебаний ЭМВ. Интеграл уравнения (18) равен



где



С учетом (13)-(15) и (17) формула (16) принимает вид



С учетом (12) и (18)



Автор предполагает, что вакуумная амплитуда напряженности свободного электромагнитного поля равна [ 10, ф-ла (20) ]



Общепринятое разложение напряженности вакуумного поля в ряд Фурье [ 11 ]



является абсурдом, так как есть скорость нулевых колебаний ЭМВ и поэтому гармоники скорости не имеют никакого физического смысла. Система уравнений (19)-(21) разрешима относительно and .


Подстановка (22) в (20) дает

Установленная аналогия позволяет записать размерности электромагнитных величин в метрах, секундах и килограммах. Например, = м, = м/сек. Тогда на основании (18) = кг/сек.

Следовательно, 1 кгсек =1 Кулон = СГСЭ и 1 Ампер = 1 Кулонсек = . Соответственно, заряд электрона равен e = 4.80286 ед. СГСЭ = 1.60095 ∙. Так как c = 3 ∙ , ħ = 1.05443∙, = 9.1083∙ , то на основании (23), (21) и (19) = 3.455∙ (видимая часть спектра), A = 0.868307 ∙ , R = 4.4175 ∙ .
Таким образом, экспериментальные данные по аномальному магнитному моменту электрона позволяют получить численные значения параметров нулевых колебаний ЭМВ и А.

4. КЛАССИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ЭФФЕКТА КАЗИМИРА
Рассмотрим пример, который впервые изучался Казимиром [12]. Пусть две идеально проводящие пластины представляют собой квадраты L L, которые расположены на расстоянии b друг от друга. Квантовая теория поля предсказывает , что за счет колебаний ЭМВ между пластинами возникает сила притяжения (дина/).

(24)

Автор предлагает элементарную феноменологическую теорию этого эффекта. Пусть пластины параллельны плоскости . Тогда ось прецессии каждого электрона (17) будет перпендикулярна пластинам. Согласно [13] в знакопеременном поле электрон не только колеблется, но и перемещается параллельно направлению электрического поля, причем максимальная скорость дрейфа равна
(25)

E - амплитуда поля. В случае нулевых колебаний ЭМВ расчет тривиален. С учетом (21) и (22) формула (25) принимает вид
(26)

Очевидно, что имеет место только замкнутый ток вдоль периметра пластин. Ниже приводится расчет этого тока и силы притяжения пластин . Для этого используется закон Ампера
(27)
Здесь:


Поэтому сила Казимира равна
(28)

(29)
Объемная концентрация электронов и площадь минимального поперечного сечения контурного тока вычисляется элементарно.
(30
- число валентных электронов в атоме. Объемная концентрация ядер
(31)
- плотность металла. Масса ядра равна
(32)
Объем кубической ячейки, занимаемой атомом равен
(33)
Длина ребра куба равна
(34)

(35)
В Таблице приведены результаты расчета вакуумного тока и силы Казимира для различных металлов при м. Именно это значение имело место в эксперименте [ 14 ] для пластин из хрома и хромистого железа. Сила Казимира оказалась равной Ньютон/cм. Сравнение с теорией дает


Увеличение концентрации носителей зарядов приводит к возрастанию вакуумного тока и силы Казимира. Этот теоретический результат (29) имеет экспериментальное подтверждение [ 15 ]. На основании (24) квантовая теория поля не смогла обнаружить зависимость . Если напряженность электромагнитного поля действительно совпадает со скоростью движения особой среды и если автор правильно понимает механизм эффекта Казимира, то его решение этой проблемы подтверждает слова Н.Бора: "Если человек не понимает проблемы, он пишет много формул, а когда поймет в чем дело, то их остается в лучшем случае две".

Таблица



Элемент



















1

1

1

2

4

4

5

18

г/см

10.5

19.3

7.15

7.88

11.34

7.30

2.70

11.34

г

1.8076

2.6275

0.8703

0.9372

3.4648

1.9917

0.4519

1.7741

см

2.582

2.387

2.302

2.287

3.128

3.010

2.558

2.445

см

5.809

7.345

8.216

16.752

13.084

14.660

29.875

123.79



9.463

10.226

10.613

21.409

31.280

32.454

47.767

180.82

Нсм

0.7192

0.8399

0.9046

3.6814

7.8583

8.4593

18.325

262.6

5. ПРОБЛЕМА ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ ЭМВ
Имеется две принципиальные возможности использования энергии ЭМВ. Первый способ основан на эффекте лэмбовского сдвига [11]. В Нобелевской лекции Р.Дж.Глаубера [16] по этому поводу сказано : "Из этих флуктуирующих электромагнитных полей нельзя извлечь никакой энергии". Но далее: "Квантовые усилители стремятся генерировать фоновый шум, состоящий из излучения, индуцированного этими вакуумными флуктуациями".Второй способ основан на эффекте Казимира. Как установил автор, нулевые колебания ЭМВ генерируют в металлических пластинах постоянные контурные токи. В частности, согласно Таблице сила вакуумного тока имеет рекордное значение мA для палладия.

По мнению автора, эти токи могут быть утилизированы на базе нанотехнологий. Создание соответствующих вакуумных накопителей представляет интерес для электропитания космической радиоэлектронной аппаратуры. Но обсуждение этой сложной технической проблемы выходит за рамки данной работы.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Установлена аналогия между уравнениями колебаний упругой среды и уравнениями для вектор-потенциала электромагнитного поля.

Электромагнитный вакуум - это особая среда, обладающая отрицательным объемным модулем упругости. Это означает, что плотность энергии этой среды пропорциональна отрицательному давлению в отличие от твердых тел, жидкостей и газов . В этой среде возможны только поперечные электромагнитные волны сдвига, распространяющиеся со скоростью света в вакууме. Установленная аналогия позволяет записать размерности электромагнитных величин в метрах, секундах и килограммах.
Экспериментальные данные по аномальному магнитному моменту электрона позволяют получить численные значения параметров нулевых колебаний ЭМВ. Частота колебаний равна Гц (видимая часть спектра), амплитуда колебаний см. Согласно [10] плотность ЭМВ равна г/см.

Предложена классическая теория эффекта Казимира, согласно которой сила притяжения между идеально проводящими пластинами обусловлена постоянными контурными токами, генерируемыми нулевыми колебаниями ЭМВ. Рекордное значение тока мA имеет место для палладия. Теоретическое значение силы Казимира не противоречит экспериментальным данным [14-15]. Теория предсказывает увеличение силы Казимира с увеличением концентрации свободных электронов в металлах.

По мнению автора, вакуумные токи могут быть утилизированы на базе нанотехнологий. Создание соответствующих вакуумных накопителей энергии представляет интерес для электропитания космической радиоэлектронной аппаратуры.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] H. Yukawa. Lectures on Physics, Moscow, 1981 (in Russian).

[2] S. Mitra. arXiv:astro-ph/0605369 v4 31 Aug 2006.

[3] P.Gaete, I.Schmidt. hep-th/0612303.

[4] J. S. Alcaniz. arXiv;astro-ph/0608631 v1 29 Aug 2006.

[5] H. Sugawara. hep-ph/0612334.

[6] J. Larena, T. Buchert, J. Alimi. astro-ph/0612774

[7] K. Milton, I. Cavero-Pelaez,. Kirsten. hep-th/0612299.

[8] J.N. Sneddon, D.S. Berry. The Classical Theory of Elasticity, Springer-Verlag: Berlin-Gцttingen-Heiderberg, 1958.

[9] R. P. Feynman, R. B. Leighton, M. Sands. The Feynman Lectures on Physics

[10] V.R. Terrovere. Spacetime Substance, No.2 p.78, 2004. http//spacetime.narod.ru.

[11] T.A. Welton. Phys. Rev., 1948, vol.74, p.1157.

[12] H.B.G. Casimir. // Proc. Kon. Nederl. Acad. Wet., 1948, vol.51, p.793.

[13] B.M. Bolotovski, A.V. Serov. Sov. Phys. Uspekhi, 1994, vol.164, p.565.

[14] M.J. Sparnaay. // Physica, 1958, vol.24, p.751.

[15] Phys. Rev. Lett., 2006, vol.27 170402, prl.aps.org.

[16] R.J. Glauber, http://nobelprize.org/nobel

prizes/physics/laureates/2005/press.hlml.

CHARACTERISTICS OF ELECTROMAGNETIC VACUUM

Terrovere V.R. E-mail: vterrovere@yandex.ru

Perm State University,

15, Bukirev Str., Perm 614990, Russia,

Zakharova M.I.

Perm State Technical Univercity

109, Kuybishev Str., Perm 614010, Russia.
Fundamental parameters of the zero-point oscillations of the electromagnetic vacuum (EMV) was calculated within the limits of the classical theory. The oscillation frequency is equal to (a visible part of the spectrum), the oscillation amplitude is equal to . The EMV density is equal to . A Method of the generetion of constant circuit current in metallic plates is proposed on the basis of Casimir effect. A record level of the current has a Palladium . A problem of the making of the proper vacuum energy storage systems represents the interest for he electric power supply of the radio-electronic equipment.
Key words: electromagnetic vacuum, Casimir effect, vacuum energy storage systems.

Terrovere V.R.,Zakharova M.I.

Похожие:

Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconКурс лекций В. А. Капустин Содержание Лекция Свойства и принципы удк 5 Методические указания 24 Знаки удк 27
Последовательность сегментов справочника и последовательность полей данных в записи 51
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconУдк 658. 512. 011. 56 Моделирование конструкторской семантики в интеллектуальных сапр

Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconИндексы международной универсальной десятичной классификации (удк) и отечественной библиотечно-библиографической классификации (ббк)
Удк – «удк. Универсальная десятичная классификация: Сокращенное издание / винити» (М., 2001. – 149 с)
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconСтруктура вакуума и метрический тензор общей теории относительности
Описаны свойства вакуума, свойства элементарных частиц, из которых он состоит. Определены свойства этих частиц. Обоснована формула...
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconМетодические указания к лабораторной работе по физике для студентов инженерно-технических специальностей Минск 2010 удк 537. 226 (076. 5)
В работе рассматриваются основные кинематические закономерности движения тел, определяемые с помощью универсального маятника
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconУдк 519. 17: 65. 011. 56 Аристов Антон Олегович аспирант кафедры сапр
...
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconОсновной ряд классов удк
Эти классы представляют собой первоначальное состояние удк. В настоящее время в таблице имеются существенные изменения
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconФундаментальные физико-математические проблемы и моделирование технико-технологических систем
Необходимо указывать удк своего направления, в случае его отсутствия ставим 519 удк
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconУдк 519. 876. 5 Доктор технических наук Д. А. Безуглов, С. А. Швидченко
Последнее обусловливается тем, что без использования первой и более высокого порядка производных регулируемых переменных и знания...
Удк 534. 011,удк 537. 876. 2 Свойства электромагнитного вакуума iconУдк 658. 012. 011. 56 Автоматизация основных подсистем мазутного терминала
В статье описывается автоматизация современного мазутного терминала. Представлен способ управления разгрузкой из железнодорожной...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org