Поскольку магнитный момент электрона почти на два порядка больше магнитного момента протона, то внешнее магнитное поле сильнее действует на электрон чем на протон. В результате свободный электрон получает более устойчивую ориентацию в магнитном поле, а свободный протон - менее устойчивую. Поэтому у нас есть основания предположить, что в момент формирования атома водорода протон меняет свою ориентацию, приближаясь к электрону (рис. 8, и 9).
Если векторы магнитных моментов электрона и протона , совпадают по направлению в момент формирования атома водорода, то векторы их спинов оказываются противоположно направленными. Направления вращений электрона и протона также будут противоположны, в результате протон поглощает такие электроны и превращается в нейтрон [3].
Таким образом, электрон и протон - вращающиеся волчки и если нет силы, ограничивающей направления их спинов , то ротационные поля, которые неизбежно формируются в окрестностях их поверхностей, легко приводят их оси вращения в соосное состояние и разноименные электрические потенциалы сближают их, а одноименные магнитные полюса ограничивают это сближение.
В момент соединения электрона с протоном разные скорости их вращения формируют условия для излучения фотона. После излучения одного фотона электрон ступенчато приближается к протону и вновь излучает фотон. Ступени, на которых задерживается электрон, названы нами энергетическими уровнями. Мы уже показали, что процесс формирования атома водорода начинается примерно со 108 энергетического уровня, а процесс соединения двух атомов в молекулу водорода происходит в момент, когда электроны двух атомов окажутся примерно на четвертых или третьих энергетических уровнях [3].
А теперь представим, что свободные электроны и протоны оказались в магнитном поле. Оно сразу ориентирует векторы их магнитных моментов вдоль поля и появляются ограничения на процесс формирования атома водорода. Так как магнитный момент электрона больше магнитного момента протона , то он занимает более устойчивое положение в магнитном поле, а протон менее устойчивое. Поэтому на ориентацию вектора его магнитного момента будет влиять не только внешнее магнитное поле, но и ротационное поле в окрестностях электрона. В результате в момент соединения протона с электроном у протона появляется прецессия, которая влияет на процесс излучения фотонов. Угол этой прецессии начинает квантоваться и бывшая единая спектральная линия, которая формируется при отсутствии магнитного поля, начинает расщепляться.
Известно, что энергию указанной прецессии характеризует гироскопический момент протона, действующего на него в момент, когда он сближает ориентацию своего спина со спином электрона (рис. 8, 9). Величина вектора гироскопического момента определяется по формуле
,
здесь - масса протона; - радиус протона; - угловая частота вращения протона; - угловая частота прецессии протона, она совпадает с направлением вектора угловой частоты вращения электрона ; - угол между направлениями векторов и .
Обратим внимание читателя на то, что соотношение (38) - векторное произведение векторов - вращения протона относительно своей оси и вектора прецессии протона.
Так как внешнее магнитное поле более устойчиво ориентирует электрон, то в момент формирования атома водорода прецессирует в основном протон. На рис. 8 и 9 показаны схемы их прецессии. Для ясности обозначим - спин электрона, - спин протона. Вполне естественно, что они равны постоянной Планка
Как видно (38) и (рис. 8 и 9), гироскопический момент, действующий на протон, зависит главным образом от угла . При гироскопический момент протона становится равным нулю. Это означает завершение процесса прецессии протона и переход атома водорода (электрон + протон) в стабильно ориентированное положение.
Вектор гироскопического момента (38) характеризует процесс прецессии только качественно. Модуль этого вектора будет равен скалярному произведению векторов , .
Есть основания полагать, что процесс излучения фотонов электроном начинается при определенных значениях угла и мы можем рассчитать эти значения. В таблице 28 приведены длины волн фотонов возбуждения излучаемых электроном атома водорода при наличии внешнего магнитного поля.
Таблица 28. Энергии и длины волн фотонов, излучаемых электроном атома водорода при наличии внешнего магнитного поля [4]
|
Энергии стационарных энергетических уровней, eV |
Длины волн , тонкой структуры (эксперимент) |
Энергии, соответствующие длинам волн, eV (теория) |
Разность энергий, соответствующих длинам волн, eV (теория) |
|
|
(n=2) 10,20 |
1215,6683 |
10,198938 |
0,000043 |
|
|
(n=2) 10,20 |
1215,6737 |
10,198895 |
- |
|
|
(n=2) 10,20 |
1215,6701 |
10,198926 |
0,000031 |
|
|
(n=3) 12,09 |
1025,7219 |
12,087610 |
0,000011 |
|
|
(n=3) 12,09 |
1025,7230 |
12,087599 |
- |
|
|
(n=3) 12,09 |
1025,7223 |
12,087606 |
0,000005 |
|
|
(n=4) 12,75 |
972,5367 |
12,748648 |
0,000004 |
|
|
(n=4) 12,75 |
972,5371 |
12,748644 |
- |
|
|
(n=4) 12,75 |
972,5368 |
12,748648 |
0,000004 |
Когда вектор гироскопического момента (38) также равен нулю. Прецессия отсутствует и излучается фотон с наименьшей энергией (табл. 28).
Когда , то возможны два варианта взаимодействия протона с электроном: первый протон и электрон взаимодействуют южными магнитными полюсами (рис. 7) и второй - когда протон и электрон взаимодействуют северными магнитными полюсами (рис. 9). Можно полагать, что в первом случае излучается фотон с энергией , а во втором - с энергией (табл. 28).
Вполне естественно, что это только гипотеза, но она не хуже прежней объясняет причину расщепления спектральных линий атома водорода на энергетических уровнях n=2, n=3 и n=4 (табл. 28).
Используя формулу гироскопического момента (38) и результаты табл. 3, мы можем определить угол прецессии для первого варианта взаимодействия электрона с протоном (рис. 7) по формуле
.
Для второго варианта взаимодействия электрона с протоном (рис. 9) этот угол будет равен
.
Мы не знаем причину небольших различий угла прецессии протона, при котором расщепляется спектральная линия. Единственное различие лишь только в том, что в первом варианте (40), (рис. 8) электрон и протон взаимодействуют южными магнитными полюсами, а во втором варианте (41), (рис. 9) - северными.
Заключение
Академикам давно пора понять, что, хваля Эйнштейна и получая академические звания за эту похвалу, они служили не научной истине, и сами сформировали для себя наказание, потеряв научный интеллект.
Источники информации
1. Мэрион Дж. Б. Физика и физический мир. М.: Мир, 1975.
2. Новошинский И.И., Новошинская Н.С. Химия. Учебник для 10-го класса. М. «Оникс 21 век», «Мир и образование». 2004. 350 с.
3.Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира. 6-е издание. Краснодар, 2006. 540 с.
4. Стриганов А.Р., Одинцова Г.А. Таблицы спектральных линий. М.: Наука. 1977.
5. Канарёв Ф.М. Фундаментальные междисциплинарные знания. Учебник для научных экспертов. Том I и Том II.