4

Используя для правой части уравнения (4.16) формулу разложения функции в степенной ряд и ограничиваясь первым членом ряда, после простых преобразований получаем выражение для расчёта энергетического спектра излучения атома
(4.17) E @ (iE₀ + iUCosg – U²/2E₀)(1 – u²/c²)^–
1/2.
При Cosg = 0 и u²/c² << 1 оно описывает так называемую основную структуру атомного спектра излучения: при переходе электрона с энергетического уровня E₁ на энергетический уровень E₂ излучаемая им энергия определяется известным из КМ приближённым соотношением:
DE = E₁ – E₂ @ (½mZ²e⁴/ħ²)[(1/n₁)² – (1/n₂)²];
здесь n = c/u = 1,2,3,…— условие реализации стационарного режима движения электрона (режима стоячей волны).

Если не ограничиваться первым членом разложения правой части уравнения (4.16) в степенной ряд, а учесть и второй член ряда, то приходим к следующему результату, описывающему тонкую структуру атомного спектра излучения, обусловленную наблюдаемым в опытах раздвоением его термов:
(4.18) iE/E₀ @ 1 + ½ α²Z²/n² – ⅛α⁴Z⁴/n⁴.

Количественно это решение даёт тот же результат, что и релятивистская формула П. Дирака, но отличается от последней качественно в двух аспектах: вместо множителя ⅛ в формуле Дирака стоит величина, в три раза большая; в формуле Дирака имеется дополнительное «компенсирующее» слагаемое n/(j + ½), утверждающее влияние полного момента импульса электрона, вносимого в систему при внешнем возбуждении атома. В нашем случае параметры внешнего воздействия во внимание не принимались по естественным причинам: атомы являются достаточно устойчивыми структурами, чтобы их свойства не определялись параметрами внешнего воздействия.

Важно также отметить, что третье слагаемое соотношения (4.18) в аналогичной формуле Дирака имеет статус релятивистской поправки, которая якобы и обуславливает тонкую структуру атомных спектров излучения. В нашем случае такая структура никак не связывается с релятивистскими эффектами, ибо релятивистский множитель (1 – u²/c²)^{– ½} в уравнении (4.17) мы сознательно положили равным нулю. Тем самым утверждается и подтверждается абсолютный характер вращательного движения электрона в атоме.

Рис. 4.6. Электроны на уровнях с отрицательной энергией

Согласно П. Дираку решение типа (4.18) допускает существование в энергетическом спектре атома как электронов с положительной энергией, так и «моря» электронов с отрицательной энергией, разделённых энергетическим интервалом 2m₀c² (рис. 4.6). Все уровни с отрицательной энергией заполнены электронами и на каждом из них находится по одному электрону. Если электрону в состоянии с отрицательной энергией с помощью энергичных гамма-квантов сообщить энергию, превышающую 2m₀c², то он переходит в состояние с положительной энергией и ведёт себя как обычный электрон. При этом в состоянии с отрицательной энергией появляется «дырка», которая ведёт себя как положительная частица с массой электрона — позитрон. Таким образом происходит рождение пары электрон-позитрон, которое через короткое время заканчивается их аннигиляцией и излучением гамма-квантов. Причём источником рождаемых названных и других пар в современной физике признаётся материализованный физический вакуум, а в данном конкретном случае его разновидность — электронно-позитронный вакуум или фон электронов в состоянии с отрицательной энергией.

В нашей случае гипотеза физического вакуума как материальной среды оказывается невостребованной, ибо с успехом может быть заменена концепцией силового или физического поля материальных объектов. А частицы с отрицательной энергией не допускаются (величины (4.17) и (4.18) положительны). При этом рождаемые в ускорителях неустойчивые пары частица-античастица, в частности электрон-позитрон, рассматриваются как микровихри силовых полей, обусловленные движением релятивистских частиц, в частности жёстких гамма-квантов.

НАЗАД < > ВПЕРЁД

[Главная][Презентация][Очерки][Статьи][Брошюра][Изобретения][Мой архив]

Хостинг от uCoz