//////

Miesięczne archiwum: Styczeń 2011

WIDOCZNE PROMIENIOWANIE

Dlatego też promieniowanie gamma, które „widzimy”, ma większą długość fali niż to, które wyko­rzystaliśmy do oświetlenia elektronu. Okazuje się, że najkrótszą falą, która przedostaje się do naszego hipotetycznego mikroskopu, jest fala o długości rzędu 10-12 Długość tę nazy­wa się komptonowską długością fali elektronu stanowi ona absolutną granicę siły rozdziel­czej wspomnianego mikroskopu. Jeśli elektron jest mniejszy, to nigdy tego nie stwierdzimy, nawet posługując się najmniejszymi fotonami. Wyznaczona została więc górna granica wiel­kości elektronu. Jeśli komptonowską długość fali przyjmiemy za promień elektronu, to osta­tecznie nie wychodzimy poza obręb teorii kla­sycznej.

MASA BEZWŁADNA

Analizując magnetycznopolową energię poruszającego się elektronu, z pełnym zaufa­niem możemy przyjąć, że 1/137 część jego ma­sy bezwładnej jest pochodzenia elektromagne­tycznego. Jest dość interesujące, że ułamek ten pojawia się również w teorii widm atomowych i nazywa się tam stałą struktury subtelnej.Co najmniej więc jakaś część bezwładności jest pochodzenia elektromagnetycznego. Co można powiedzieć o reszcie? Pewnej wskazów­ki dostarcza analiza ruchu elektronów w kry­ształach. Elektrony poruszają się w kryszta­łach tak, jakby miały masę całkowicie odmien­ną od ich zwykłej masy. Ta „efektywna” masa nie tylko może różnić się od masy swobodnego elektronu dziesięcio- lub nawet stukrotnie, nie tylko może przybierać różne wartości w róż­nych kierunkach, lecz również — i to jest uko­ronowaniem wszystkiego — może być ujemna.

WSZYSTKO ZROZUMIAŁE

Jednakże wszystko to jest dobrze zrozumiałe nie kryje w sobie żadnej tajemnicy. Osobli­wości owe powstają, ponieważ elektron nie­przerwanie oddziałuje z niezliczoną liczbą ato­mów, trudno więc się dziwić, że jego ruch w krysztale różni się zasadniczo od jego ruchu w próżni. Podobnie nikt nie oczekuje od bili przymocowanej sprężyną do masywnej ściany, że odpowie na pchnięcie tak samo jak bila swobodna. Elektron w krysztale jest przymo­cowany do wszystkich atomów przez niewi­dzialne sprężyny elektromagnetyczne, jego za­chowanie musi się więc różnić od zachowania elektronu swobodnego.

SEDNO SPRAWY

Sedno sprawy leży w tym, że różnica nie jest różnicą jakości czy nawet stopnia, lecz różnicą otoczenia. Nawet jednak w próżni elektron nie jest nigdy całko­wicie wolny od wpływu niewidzialnych sprę­żyn elektromagnetycznych. Teoria pól kwantowych mówi nam, czym są te niewidzialne sprężyny. Przede wszystkim jest wśród nich sprężyna wiążąca elektron z dirakowskim polem elektronowo—pozytono­wym. Bulgoczący i kipiący elektron — to wrzą­ca masa wirtualnych par elektronowo—pozyto­nowych. Sprężyna jest w istocie elektrostatycz­na — odpycha elektrony wirtualne i przyciąga pozytony wirtualne. Mamy więc zjawisko pola­ryzacji próżni, o którym wspomnieliśmy.

FAŁSZYWY WNIOSEK

Chmura pozytonów wirtualnych przy­lega do rzeczywistego elektronu i skutecznie zobojętnia jego ładunek. Elektrony wirtualne, odpychane przez rzeczywisty elektron, wy­pełniają kulę o promieniu równym kompto- nowskiej długości jego fali. Tak więc w rezul­tacie długość tej fali faktycznie wyznacza wiel­kość elektronu, czyli tę odległość od jego środ­ka, w jakiej jest skupiony ładunek elektrycz­ny. Potwierdza to więc nasz wniosek, że tylko 1/137 część masy bezwładnej elektronu ma po­chodzenie elektromagnetyczne. Wniosek ten jednak jest być może fałszywy, ponieważ nie rozważyliśmy wielkości energii magnetycznej i elektrycznej związanej ze spi­nem elektronu, a także nie uwzględniliśmy fak­tu, że jest jeszcze inna sprężyna wiążąca elek­tron z próżniowymi fluktuacjami pola fotono­wego.

TRZY MOŻLIWOŚCI

Mamy do wyboru trzy możliwości: szu­kać jej pochodzenia w silnych oddziaływaniach, w słabych oddziaływaniach lub w grawitacji. Silne oddziaływania z pewnością modyfikują masę jąder atomowych i mogą się rzeczywiście przyczyniać do zwiększania masy swobodnych hadronów (barionów i mezonów). Niełatwo jednak dostrzec, w jaki sposób oddziaływania te mogłyby określać masę leptonów takich jak elektron czy mion. Z drugiej strony grawitacja działa na wszystkie cząstki, może więc być obiecujące szukanie w niej właśnie podstawo­wego źródła ich bezwładności.   Wydaje się ra­czej osobliwe upatrywanie w grawitacji od­działywania odpowiedzialnego za masę bez­władną, skoro masa ta z pewnością jest odpo­wiedzialna za grawitację, lecz ścisły związek między masą bezwładną i masą grawitacyjną (ciężkością) wskazuje dobitnie na to, że naj­bardziej podstawowego źródła masy bezwład­nej należałoby szukać w najbardziej widocz­nym ze wszystkich oddziaływań — w grawi­tacji.