Ein Physiker der Lancaster University hat eine radikale Lösung für die Frage vorgeschlagen, wie ein geladenes Teilchen, etwa ein Elektron, auf sein eigenes elektromagnetisches Feld reagiert.
Diese Frage beschäftigt Physiker seit über 100 Jahren, aber der mathematische Physiker Dr. Jonathan Gratus hat einen alternativen Ansatz vorgeschlagen, der im Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical mit kontroversen Implikationen veröffentlicht wurde.
Es ist bekannt, dass eine Punktladung, wenn sie beschleunigt wird, elektromagnetische Strahlung erzeugt. Diese Strahlung hat sowohl Energie als auch Impuls, die irgendwo herkommen müssen. Üblicherweise wird angenommen, dass sie aus der Energie und dem Impuls eines geladenen Teilchens stammen, das die Bewegung dämpft.
Die Geschichte des Versuchs, diese Strahlungsreaktion (auch bekannt als Strahlungsdämpfung) zu berechnen, geht auf Lorentz im Jahr 1892 zurück. Zu dieser Zeit leisteten viele berühmte Physiker bedeutende Beiträge, darunter Planck, Abraham, Born, Schott, Pauli, Dirac und Landau. Die aktive Forschung wird bis heute fortgesetzt, wobei jedes Jahr viele Artikel veröffentlicht werden.
Das Problem ist, dass nach den Maxwell-Gleichungen das elektrische Feld an der Stelle, an der sich das Punktteilchen befindet, unendlich ist. Daher muss auch die auf dieses Punktteilchen wirkende Kraft unendlich sein.
Verschiedene Methoden wurden verwendet, um diese Unendlichkeit zu renormieren. Dies führt auf die bekannte Lorentz-Abraham-Dirac-Gleichung.
Leider hat diese Gleichung wohlbekannte pathologische Lösungen. Beispielsweise kann ein Teilchen, das dieser Gleichung gehorcht, ohne äußere Kraft unendlich beschleunigen oder beschleunigen, bevor eine Kraft ausgeübt wird.
Es gibt auch eine Quantenversion der Strahlungsdämpfung. Ironischerweise ist dies eines der wenigen Phänomene, bei denen die Quantenversion bei niedrigeren Energien auftritt als die klassische.
Physiker suchen aktiv nach diesem Effekt. Dies erfordert sehr hochenergetische Elektronen und leistungsstarke Laserstrahlen, um zu "kollidieren", was ein Problem darstellt, da die größten Teilchenbeschleuniger nicht in der Nähe der leistungsstärksten Laser angeordnet sind. Das Abfeuern von Lasern in das Plasma erzeugt jedoch hochenergetische Elektronen, die dann mit dem Laserstrahl interagieren können. Alles, was Sie brauchen, ist ein leistungsstarker Laser. Die aktuellen Ergebnisse zeigen, dass die Quantenstrahlungsreaktion tatsächlich existiert.
Ein alternativer Ansatz besteht darin, einen Satz geladener Teilchen zu betrachten, wobei jedes Teilchen auf die Felder aller anderen geladenen Teilchen reagiert, aber nicht auf sich selbst. Bisher wurde dieser Ansatz aufgegeben, weil man nicht erwartete, Energie und Impuls zu sparen.
Jonathan Gratus zeigt jedoch, dass diese Annahme falsch ist, da die Energie und der Impuls der Strahlung eines einzelnen Teilchens von den externen Feldern stammen, die verwendet werden, um es zu beschleunigen.
Er sagt, dass „die kontroversen Implikationen dieses Ergebnisses darin bestehen, dass die klassische Strahlungsreaktion möglicherweise überhaupt nicht existiert. Daher können wir die Entdeckung der Quantenreaktion der Strahlung als etwas Ähnliches wie die Entdeckung von Pluto betrachten, die nach Vorhersagen entdeckt wurde, die auf Inkonsistenzen in der Bewegung von Neptun basierten. Die korrigierten Berechnungen zeigten, dass es keine Abweichungen gab. Ebenso wurde die Nutzlosigkeit der Strahlungsreaktion vorhergesagt, gefunden und dann gezeigt.
Die Studie wurde im Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical veröffentlicht.
2022-02-06 19:16:01
Autor: Vitalii Babkin