Lancaster 대학의 물리학자는 전자와 같은 하전 입자가 자체 전자기장에 어떻게 반응하는지에 대한 질문에 대한 근본적인 해결책을 제안했습니다.
이 질문은 100년 넘게 물리학자들을 괴롭혔지만 수학 물리학자 Dr. Jonathan Gratus는 Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical에 발표된 대안적인 접근 방식을 제안했으며 논쟁의 여지가 있습니다.
점전하가 가속되면 전자기 복사가 발생한다는 것은 잘 알려져 있습니다. 이 복사는 에너지와 운동량을 모두 가지고 있으며, 이는 어딘가에서 나와야 합니다. 일반적으로 운동을 약화시키는 하전 입자의 에너지와 운동량에서 오는 것으로 가정합니다.
이 복사 반응(복사 감쇠라고도 함)을 계산하려는 역사는 1892년 로렌츠로 거슬러 올라갑니다. 그 당시 Planck, Abraham, Born, Schott, Pauli, Dirac, Landau를 비롯한 많은 유명한 물리학자들이 상당한 공헌을 했습니다. 해마다 많은 논문이 발표되면서 활발한 연구가 오늘날까지 계속되고 있습니다.
문제는 Maxwell의 방정식에 따르면 점 입자가 위치한 지점의 전기장은 무한대입니다. 따라서 이 점 입자에 작용하는 힘도 무한해야 합니다.
이 무한대를 재정규화하기 위해 다양한 방법이 사용되었습니다. 이것은 잘 알려진 Lorentz-Abraham-Dirac 방정식으로 이어집니다.
불행히도, 이 방정식에는 잘 알려진 병리학적 솔루션이 있습니다. 예를 들어, 이 방정식을 따르는 입자는 외력 없이 무한히 가속하거나 힘이 가해지기 전에 가속할 수 있습니다.
복사 감쇠의 양자 버전도 있습니다. 아이러니하게도 이것은 양자 버전이 고전 버전보다 낮은 에너지에서 발생하는 몇 안 되는 현상 중 하나입니다.
물리학자들은 이 효과를 적극적으로 찾고 있습니다. 이것은 "충돌"하기 위해 매우 높은 에너지의 전자와 강력한 레이저 빔이 필요하며, 이는 가장 큰 입자 가속기가 가장 강력한 레이저 근처에 위치하지 않기 때문에 문제입니다. 그러나 플라즈마에 레이저를 발사하면 레이저 빔과 상호 작용할 수 있는 고에너지 전자가 생성됩니다. 강력한 레이저만 있으면 됩니다. 현재 결과는 양자 복사 반응이 실제로 존재함을 보여줍니다.
다른 접근 방식은 각 입자가 다른 모든 하전 입자의 장에 반응하지만 자체에는 반응하지 않는 하전 입자 세트를 고려하는 것입니다. 지금까지 이 접근 방식은 에너지와 운동량을 보존할 것으로 예상되지 않았기 때문에 포기되었습니다.
그러나 Jonathan Gratus는 단일 입자에서 방출되는 복사 에너지와 운동량이 이를 가속하는 데 사용되는 외부 필드에서 나오기 때문에 이 가정이 잘못되었음을 보여줍니다.
그는 “이 결과의 논란의 여지가 있는 함의는 고전적인 복사 반응이 전혀 존재하지 않을 수도 있다는 것입니다. 따라서 복사의 양자반응 발견은 해왕성의 운동이 불일치하여 예측한 끝에 발견된 명왕성의 발견과 유사한 것으로 볼 수 있다. 수정된 계산 결과 불일치가 없는 것으로 나타났습니다. 마찬가지로 방사선 반응의 무의미함을 예측하고 찾아내어 보여주었다.
이 연구는 Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical에 게재되었습니다.
2022-02-06 19:16:01
작가: Vitalii Babkin