close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

microwave radiation

код для вставкиСкачать
Теория Тронов привела к выводам, что скорость распространения излучения зависит и от энергии фотонов, и поэтому, микроволновое излучение прибудет на детектор наблюдателя раньше, нежели в видимом спектре, а в рентгеновском и того позже! Этот эффект п
 Микроволновое излучение в поле гравитации звезды G
2
V
. Рафаэль М. Ибрагимов
(
VAO
MM
, fort
Verny
)
Введение
Диапазоны длины волны миллиметра и сантиметра находятся в настоящее время под
интенсивным развитием. Использование этих диапазонов длины волны уже принесло очень
важную информацию для космологии и внегалактической астрономии так же как для исследований
нашей Галактики и объектов в Солнечной системе. Комбинация очень высокой чувствительности и
углового разрешения в очень важном для современного диапазона длины волны миллиметровой и
сантиметровой астрономии предполагает великолепные возможности для всех видов
исследований в совокупности спектральных линиях, поляриметрии, и контроле изменчивости
различных типов объектов, включая размеры с высоким угловым разрешением высшего качества.
По изложенным выше причинам, исследование свойств микроволнового излучения (МИ)
приобретает первостепенное значение. Важность этих исследований усиливается и по следующим
факторам: В-первых, как установлено ранее [1], природа красного внегалактического смещения
обусловлена как замедлением скорости движения фотонов ЭМИ - Zv
, так и потерей их энергии –
Ze
, что в совокупности и сдвигает спектр излучения (и реликтовое в том числе) в область длины
волны миллиметра и сантиметра
(МИ). Во-вторых, исследование остатка сверхновой E
0102-72,
в
трех диапазонах частот ЭМИ, привело к выводам, что скорость распространения излучения
зависит и от энергии фотонов, и поэтому, микроволновое излучение прибудет на детектор
наблюдателя раньше, нежели в видимом спектре, а в рентгеновском и того позже! Этот эффект
позволит в дальнейшем, использовать д
иапазоны длины волны миллиметра и сантиметра
для
опережающего наблюдения за образованием supernovae
в непосредственной близости от
солнечной системы! Содержание:
1.
М
одель
фотона ЭМИ. 2.
Трансформация параметров фотонов ЭМИ.
3.
Излучение Планка в поле гравитации.
4
.
Модель образования РМИ.
5.
Формула для плотности энергии РМИ.
6.
Воздействие гравитационного поля на спектр РМИ.
7.
Групповая скорость РМИ.
8.
Скорость распространения фотонов РМИ, и другие параметры.
9.
Аннигиляция фотонов РМИ. Модель
фотона
абстрактно можно представить таким образом: это периодический
процесс, с периодом λ
и частотой электромагнитной пульсации ω
,
передачи кванта
энергии E
вектором импульса Р по лучу вектора скорости С! Собственно, чем выше
частота пульсации ω
,
тем выше энергия, а это уже свойственно вращению. А
возникающий в результате вращения «момент», определяет вектор импульса фотона
P
=
h
*
k
(где k
волновой вектор).
И далее, под действием гравитационного поля, можно
ожидать, что вектора импульса P
и скорости фотона C
, расфокусируются на угол
ϕ
= α
-
π/
4
. И если представить, что (
P
*
C
) является скалярным произведением векторов
импульса и скорости фотона, то энергия E
f
*
cos
ϕ
=
E
0
включает в себя и меру
взаимодействия с гравитационным полем. А далее постулируем, что параметры и
энергетические уровни фотона в поле гравитации определены космологическим
уравнением: (
P
*
C
)=
E
0
, при этом, угол между векторами импульса P и скорости С,
совпадает с аргументом
α
=
arctg
γ
!
А эффект линзировании, который указывает на
изменение направления движения фотонов в поле гравитации, п
одтверждает, что и вектор
С является функциональной переменной, которая, совместно с вектором - P
и образует
геодезические траектории распространения фотонов ЭМИ. 1
2
. Трансформация параметров фотонов ЭМИ.
Ц
ентральное тождество
, которое связывает параметры фотонов в системах
источника, индекс 0, и детектора излучения, имеет вид: с
0
∗
λ
∗
ω
=с*
λ
0
∗
ω
0
. Это тождество
определяет взаимную связь параметров ЭМИ, при их трансформации от моментов
излучения и до детектирования, и которое позволяет представить динамический характер
параметров ЭМИ в виде суперпозиции смещений (СС): (1+
Zc
)*(1+
Z
λ
)=(1+
Z
ω
). С
ледом,
введем дефиницию фотона как совокупность наблюдаемых параметров, которые и
образуют комплексный вектор энергии в многомерном пространстве E
=
(2
-1/2
)
*
h
*
(
c
/
λ
+
i
*
ω
).
Модуль энергии, при этом, имеет вид
E
f
=h*
(
ω
=
γ
*
c/λ
), где а
ргумент комплексного
числа
α
=
arc
tg
(
γ
),
а γ
=
c
v
/С
и
c
v
=
ω
*
λ
. Такое представление фотона содержит все основные
параметры, которые являются измеряемыми в плоском мире. А вот комплексная форма
представления ЭМИ отражает тот факт, что структура фотона имеет сложную структуру,
которая реализуется уже в пространстве полной размерности!
Отметим, что а
ргумент
комплексного
числа {
π
/4<
α
<
π
/4}
есть угол фокусировки фотона, но в отличие от
частоты, длины волны, скорости и энергии, этот параметр, по всей вероятности, не имеет
представления в плоском мире и для его представления необходимо привлечение
вакуумной модели пространства. А вот фактор γ
определяет взаимодействие фотона с
вакуумной средой, при чем: γ
=1 в свободном пространстве, γ<
1 –
при вхождение
фотона в поле гравитации и γ>
1
при выходе из поля гравитации, в том числе и
внегалактическое красное смещение (ВКС).
Теперь вычислим трансформацию параметров ЭМИ от источника излучения и до
детектора. Для этой цели воспользуемся, свойством СС (1.3) и представим потерю
энергии, в виде разности: E
=
E
0
–
E
=
Z
ω∗
h
∗
(
c
/
λ
+
i
*
ω
).
Важность
полученного результата
заключается, прежде всего, в справедливости тождества Ze
=
Z
ω
,
при условии dh
= 0, а
так же, если воспользуемся полученным ранее значением для смещения по частоте -
Z
ω
= q
/2*
R
, то убеждаемся в эквидисцентном характере потери энергии фотона, при ВКС:
E
n
=
n
*
δ
e*
(1+
i
*
γ
n
), где δ
e=(h*q*c)/2
!
Собственно, последнее свойство указывает, что
четырёхмерный интервал |
E
*
E
|
не является инвариантом при трансформации излучения
от источника излучения и до детектора. А для нахождения минимальной энергии,
теряемой фотоном, положим в E
n
=1 и γ
1
=1 в результате получим значение элемента
энергии
|
E
|
δ
e = ~ 1,0*10
-44
эрг
!
3. Излучение Планка в поле гравитации
. Как известно, изучение равновесного излучения в черном ящике привело к
зарождению квантовой механики, поэтому, усложним эксперимент - поместим этот самый
черный ящик с равновесным излучением в поле гравитации!
Согласно гипотезе Планка,
изменение энергии фотона происходит конечными порциями - квантами энергии, и эти
процессы являются основой принципов квантовой механики! Предполагается, что кванты
энергии (фотоны) изменяют энергию только в процессе переизлучения, в поле атомов, и
имеют постоянную скорость распространения. Иное не имелось в виду! А как установлено
выше [2], гравитационные поля, как источника излучения, так и детектора, оказывают
существенное влияние на энергетические уровни фотонов ЭМИ, поэтому, при
рассмотрении равновесного микроволнового излучения (РМИ) полная энергия фотона
(осциллятора) уже не является функцией только частоты
! 4
. Модель образования РМИ.
По этой причине, необходимо уточнить реальные условия возникновения РМИ, в
поле гравитации! Для этой цели рассмотрим модель её образования. В-первых - не все
излучение при преобразованиях звезд во Вселенной, на всех этапах, а не только при
её рождении, поглощается материей. Во-вторых - это излучение, за время своего
существования, приобретает как красное внегалактическое смещение, так и преобразует
2
свою энергию при взаимодействии с гравитационными полями звезд (упругое
взаимодействие). В-третьих – направление движения фотонов РМИ многократно
меняется при линзировании на гравитационных полях звезд, поэтому, излучение
приобретает свойство изотропности. И далее, для достижения равновесного состояния
излучения в черном ящике Планк ввел понятие «пылинки»! А для Вселенной введем
понятие гравитационной «пылинки» - это звезды, которые занимают очень малый
физический объем во Вселенной и поэтому, равноценны «пылинкам» Планка! Таким
образом, в результате этих процессов, за время существования Вселенной, в свободном
от гравитационной материи пространстве аккумулируются фотоны РМИ. Отметим так же,
что введение отражающих стенок «черного ящика» необязательно по причинам
многомерности и изотропности пространства (не) замкнутой Вселенной!
5. Формула для плотности энергии РМИ.
Повторяя известные расчеты при выводе уравнения Планка, введем переменные:
z
1
=
hc
/
λ
/
e
0
и z
2
=
h
ω
/
e
0
,
где
e
0
=
kT
и которые, в комплексной форме принимают значения:
Z
1
=(
z
1
+
i
*
z
2
) и Z
2
=(
z
1
-
i
*
z
2
)
и
поэтому, модуль числа равна
Z
=|
Z
1
*
Z
2
|
1/2
=
z
2
*А
n
(
γ
)=
z
1
*А
n
*
(
γ
).
Из равенства А
n
(
γ
)/А
n
*
(
γ
)=
γ
следует вывод, что в отличие от принятого ранее
тождества z
1
=
z
2
,
верное при Z
=0, имеем z
2
=
γ
n
*
z
1
,
а полная энергия фотона, с учетом
закона трансформации основных параметров ЭМИ в гравитационном поле, равна
E
f
=
E
0
*А
n
(
γ
) и дальнейшие расчеты принимают уже иное содержание!
Далее, сравнительный анализ формул Планка для плотности равновесного
микроволнового излучения (РМИ) U
(
λ
) и U
(
ω
) неадекватен по причине, прежде всего,
различной размерности, а, следовательно, и разного физического содержания! Поэтому,
используя соотношение λ
*
ω
=с,
преобразуем
эти формулы, с учетом физического
содержания, к одной размерности, что приводит к тождествам: U
= ω
*
U
(
ω
) = λ
*
U
(
λ
) или
U
(
ω
)=
λ
2
/
c
*
U
(
λ
). И далее, с учетом равенства z
2
= γ
n
*
z
1
и формулы Планка, для
плотности энергии РМИ,
преобразуются в единую форму в следующем параметрическом
γ
- виде:
(1) U
(
Z
,
γ
n
) = A
0
*(
γ
n
*z
1
)
3
/(
exp
(z
1
*
γ
n
)
–
1), где А
0
=
8
∗π∗
с
3
∗
(
k
*
T
)
4
/
h
3
- параметры среды, а
γ
n
- является воздействием внешним
(гравитационным) фактором! Отметим, что уравнение U
(
Z
,
γ
n
)
имеет универсальную
форму, с учетом – z
2
= γ
n
*
z
1
,
и в каком виде использовать зависит от измеряемого
параметра λ
или
ω
.
Далее, как предложено
ранее равновесное микроволновое
излучение формируется многократным
воздействием гравитационных «пылинок» -
звезд на фотоны ЭМИ, которые сохранились
за весь период существования Вселенной. В
результате этого процесса закон, который
определяет плотность энергии фотонов,
приобретает вид U
(
Z
,
γ
n
)
, а полная энергия
фотонов РМИ равна E
f
=
E
0
*
A
(
γ
n
), где
E
0
=
h
*
ω
(М.Планк). На графике приведен
спектр энергии Планка для микроволнового
излучения, имеющий тепловой характер
T
=2.7277 K
[
COBE
]
. А ф
отометрический
параметр РМИ вычислен при наилучшей
сходимости данных эксперимента и
значениям по U
(
Z
)
и равен
: γ
n
=
1,0136. С
другой стороны, измеренная плотность
3
потока энергии, как функция частоты
,
с высокой точностью соответствует (1), при z
2
= γ
n
*
z
1
. 6. Воздействие гравитационного поля на спектр РМИ. Собственно, значение параметра
γ
n
>1, полученного из сравнения потока энергии
РМИ вне поля тяготения (М. Планк) и реально измеренного в гравитационном поле звезды
G
2
V
, указывает на изменения параметров фотонов, установленных комплексным
вектором E
=
h
*(
c
/
λ
+
i
*
ω
)
. Для анализа вычислим смещения потока энергии РМИ
используя (1), значение параметра γ
n
=
1,0136 и безразмерные переменные z
1
=
hc
/(
λkT
)
для волнового вектора k
=
c
/
λ
и z
2
=
h
ω
/(
kT
)
для энергии фотонов. После несложных вычислений имеем такие смещения: Z
(
u
) = (
U
0
–
U
)/
U
0 = (1-
γ
n
-
3
) =
+
0,0397
постоянная величина, определяющая равномерное уменьшение плотности потока
РМИ под воздействием поля гравитации звезды G
2
V
. А для волнового вектора смещение
имеет такое значение: Z
(
k
) = (
U
0
–
U
)/
U
0
= [1-
γ
n
3
∗
(
exp
z
1
-1)/
(
exp
γ∗
z
1
-1)] – какое
определяет монотонно возрастание потери плотности потока РМИ под воздействием поля
гравитации звезды G
2
V
, с увеличением k
[
от Z
(0)=0 и до Z
(20)=,13
].
7. Групповая скорость РМИ. Энергетический спектр фотонов РМИ, вычисленный по (1), полностью совпадает
с экспериментальными данными, при
γ
n
=1,0136. Очевидно, что
уравнение (1), для
плотности энергии излучения в чёрном ящике, является лишь приближением описания
реальных процессов формирования РМИ, поэтому, представляет интерес
экспериментального измерения такого важного параметра, как групповой скорости РМИ! Допустим, что существует фильтр, который пропускает фотоны МИ в интервале
длин волн (
λ
,
λ
+
d
λ
)
и измеряет интенсивность. После этого, происходит определение
интервала частот этих фотонов
(
ω
,
ω
+
d
ω
)
,
и вычисляется групповая скорость их
движения, так что - λ
*
ω
=
с
n
! Далее, изменяя дискретно длину волны фильтра λ
,
в
необходимом диапазоне, получим в результате плотность энергетического спектра U
и
экспериментальную зависимость для групповой скорости -
с
n
(
λ
).
В этой связи, для изучения РМИ, c
поверхности земли, интерес представляют
длины волн естественных атмосферных щелевых фильтров: λ
1
=
1
mm
; λ
2
=4,5
mm
; λ
3
=
8,0
mm
.
Очевидно, что фотонам этих длин волн соответствуют измеренные значения
резонансных частот ω
, которые и позволят определить групповую скорость
распространения фотонов РМИ, для частот и длин волн, атмосферных щелевых
фильтров -
λ
*
ω
=
c
n
! 8. Скорость распространения фотонов РМИ, и другие параметры.
О
тчасти, ответы на поставленные в
(3.5.3) вопросы содержатся на
представленной фигуре из работы «
Спектр
электромагнитного космического фона для
высоких галактических широт» R
.
C
. Henry
,
Ap
. J
., 516, L
49-
L
52, 1999.
Групповая
скорость, вычисленная представленными
данными в области миллиметрового
диапазона, равна:
C
v
=251188,6 км/сек, в то
время как принятое значение
с=299792,458км/с!
Для области фотонов, представленной
значениями энергии и частоты, найдена
постоянная Планка h
G
=8.02*10
-27
эрг*сек, в
то время как принятое, вне гравитации
значение h
=6,63*10
-27
эрг*сек! И если
4
энергия фотона в поле гравитации равна E
G
=
E
∗
[А
n
(
γ
)=,707
∗
(1+
γ
-
2
)
1/2
], а γ
=1
,0136 то сдвиг
энергии
E
G
/
E
=,993
или смешение энергии Ze
=,00684. Таким образом, в гравитационном
поле звезды G
2
V
наблюдается потеря энергии фотонов РМИ, в то время как Z
(
u
) = (
γ
n
-
3
-1)
=
+
0,0397 определяет потерю полной энергии РМИ
(включая и интенсивность потока)
! С
другой стороны, сдвиг энергии равен E
0
/
E
=(
h
0
*
ω
0
)/
(
h
*
ω)=
=
(
h
G
/
h
)*(1+
Z
ω
), что позволяет
найти и смещение частоты фотонов - Z
ω
=,1791. Далее, параметр γ
=
c
v
/С и поэтому,
скорость РМИ равна С=247818,3 км/сек
, а угол фокусировки РМИ α
=
arc
tg
(
γ
) = 45,387
o
,
вследствие этого, имеет место расфокусировка этих фотонов ϕ
=
α
-
π/
4=
+0,387
o
.
Итак,
по определенным выше параметрам фотонам РМИ можно дать наименование «
холодные
фотоны»
! Необходимо отметить, что по групповой скорости фотонов МИ существуют
противоречивые данные, для примера: «
The
CMB
spectrum
(
Cosmic
Microwave
Background
)» George
F
. Smoot
. Согласно подборке его данных средняя групповая
скорость фотонов МИ равна: С
v
=
299834,8
км/сек, что на ,014% выше, чем в оптическом
диапазоне, но так и должно быть (2.8.1). Излучение в микроволновом диапазоне придет к
наблюдателю на земле раньше, чем в видимом, а в рентгеновском еще того позже
. Но эти
факты противоречат результатам представленным R
.
C
. Henry
- C
v
=251188,6 км/сек
! По
всей видимости, и как отмечалось выше, наблюдаемое МИ является суперпозицией как
равновесного (изотропного) так и пакетов фотонов от реально наблюдаемых объектов
(флуктуации), которые излучают в микроволновом диапазоне! Очевидно, что разногласия
итоговых данных заложены именно аппаратными средствами измерений. А какие датчики
используются и какую компоненту микроволнового излучения они измеряют, вот здесь и
необходимо искать решение этой проблемы!
9. Аннигиляция фотонов РМИ. Рассмотрим процессы трансформации как энергии РМИ, так и как баланс энергии
Вселенной. За миллион лет электромагнитное излучение звезды G
2
V
уносит лучистой
энергии E
~10
47
эрг
и если это значение просуммировать по всем звездам Вселенной, за
время ее существования, и к этому прибавить энергию, выделяемую при взрывах
supernovae
E
~5*10
53
эрг, а так же Gipernovae
E
~5*10
58
эрг, quasar
`
s
и иных
катастрофических процессов, в удаленном прошлом, а так же лучистую энергию от эпохи
горячего рождения Вселенной, то совершенно очевидно, что существует некий мощный
сток как энергии заключенной в ЭМИ (красное внегалактическое смещение энергии), так и
самих фотонов. Рассмотрим проблему растворения фотонов в вакууме более подробно. Ранее установлено (3.5.1), что в поле гравитации звезды G
2
V
РМИ не вполне
равновесное и этот эффект обусловлен потерей как энергии фотонов, так и
интенсивности излучения. И если трансформация параметров МИ (энергия, длина волны,
частоты и фокусировка) в поле гравитации закономерны, то уменьшение интенсивности,
а, следовательно, и «исчезновение» фотонов, является очень интересным фактом! Так
вот, ранее было установлено (гипотезой) что природа гравитации заключается в процессе
вовлечения энергии тронов в материальные тела (стабильный поток этой энергии и
обеспечивает существование поля тяготения), а для звезды дополнительно необходима и
компенсация гравитационной массы, уносимой всем спектром ЭМИ. Отметим, что масса
звезды приближенно постоянна и неизвестен, до настоящего времени, процесс
восполнения дефицита гравитационной массы, уносимой излучением ЭМИ от звезды
G
2
V
- Δ
M
= E
/(с
2
=89,9*10
19
эрг/г) = 4,227*10
13
кг/сек. А насколько реален процесс восполнения дефицита массы звезды и генерации
поля тяготения звезды энергией теряемой РМИ? Эксперименты по измерению
параметров МИ дают такую плотность энергии U
=,4176*10
-12
эрг/см
3 и эта энергия
эквивалентна гравитационной массе Mu
=4,66*10
-40
кг/см
3
, а измеренный поток энергии МИ
равен Q
=3,14*10
-6
ватт/м
2
или Q
=3,14*10
-3
эрг/сек/см
2
, постоянный во всех направлениях.
Далее, в сфере радиусом 1
a
.
e
. содержится энергия МИ эквивалентная массе Mu
=6,584кг,
поэтому, в сфере ограниченной внешним радиусом R
0
=,0124пс Mu
=1,087*10
11
кг, а если
дистанция, на которой возникает фиолетовое смещение, равна R
00
=4пс (2.3.1), тогда
5
Mu
=2,28*10
17
кг
!
И если потеря полной энергии РМИ определена смещением Z
(
u
) = (
γ
n
-
3
-1)
=
+
0,0397, то энергия теряемая при «аннигиляции» Р
M
И равна Mu
=
9,12*10
15
кг
, что вполне
достаточно как для компенсации дефицита массы звезды - Δ
M
так и для поддержания
стабильного поля тяготения! Таким образом, в рамках физики пространства (космологии) определен очередной
этап взаимного преобразования энергии и материи, и который заключается в старении с
последующим растворении фотонов в вакууме и возрождением его энергии в
гравитационной массе - энергии звезды!
Выводы
:
•
Наблюдаемая плотность потока энергии МИ, спектр которого представлен на
фигуре 1, является суперпозицией, как равновесного МИ, так и излучения
(флуктуации МИ) от конкретных звездных процессов.
•
Групповая скорость фотонов РМИ существенно ниже, чем видимой области и
поэтому, возможно, что скорость распространения пакета излучения от удаленных
звездных объектов в области детектора ниже, чем считалось до настоящего
времени!
•
А групповая скорость фотонов МИ выше на ~
,014%
чем видимой области и
поэтому, излучение от звездных процессов в диапазоне МИ придет на детектор
раньше чем в видимой области. •
В поле гравитации звезды G
2
V
нарушается равновесный характер МИ, что
обусловлено, как потерей энергии фотонов, так и их аннигиляцией (растворением в
вакууме). •
При красном внегалактическом смещении энергия фотонов теряется дискретно с
элементом энергии |
E
|
δ
e = ~ 1,0*10
-44
эрг, в любом диапазоне частот ЭМИ. •
Сечение реакции аннигиляции фотонов (растворение в вакууме) есть конечная
(малая) величина и по этой причине и нарушается теорема о сохранении
интенсивности от удаленных звездных объектов! 27.12.08.
RafaelXX@yandex.ru
6
Автор
vaommaaa
Документ
Категория
Исследования
Просмотров
96
Размер файла
334 Кб
Теги
microwave, radiation
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа