Заряженный волчок

В апреле в статье «Отец кванта - резонанс» мы рассказывали о модели атома водорода (смотрите, щёлкнув здесь), предложенной американским учёным Рэнделлом Миллсом. Объясняя стабильность атома, Миллс рассматривает электрон как окружающую протон тончайшую сферическую оболочку, образованную круговыми токами. Токи эти представлены в виде орбитального движения точечных зарядов, число которых стремится к бесконечности, а величина каждого - к нулю. Получается непрерывная сфера, электрическое поле которой направлено перпендикулярно к её поверхности.

В случае свободного электрона снова встаёт проблема объяснения стабильности. Электрон не может быть идеальным точечным зарядом, поскольку у такого заряда не будет спина. Для получения спина хотя бы часть заряда должна быть удалена от центра вращения. Но если электрон состоит из отдельных отрицательных зарядов, они будут отталкиваться друг от друга, раздувая частицу до тех пор, пока она не лопнет, как воздушный шарик. Миллс обошёлся без сомнительных предположений о том или ином (гравитационном или другом) скрепляющем самодействии, ограничившись уравнениями электродинамики. Он представил электрон как вращающийся заряженный диск, в котором плотность заряда и удельная масса нарастают по мере приближения к оси вращения (см. рис. 1). Кольцевые токи в диске создают магнитное поле, а оно притягивает эти токи к центру. При определённом распределении плотности заряда эта система идеально самобалансируется и сохраняет стабильность.

Рис. 1. Электрический потенциал и линии электрического поля
свободного электрона по Миллсу

Модель свободного электрона получилась очень интересной. Так, распределение заряда и радиус диска в ней зависят от скорости частицы относительно наблюдателя. Собственно, этот эффект давно известен и широко используется на практике: чтобы тонко сфокусировать электронный луч, нужно придать электронам высокую скорость. Просто раньше расфокусировку луча объясняли другими причинами, например взаимным отталкиванием одноимённо заряженных частиц. По иронии судьбы физики в экспериментах обычно разгоняют электроны сильным электрическим полем, что мешает разглядеть внутреннюю структуру этих частиц.

Веют вихри

Предложенная Миллсом модель электрона проливает новый свет на ряд физических явлений. Например, квантовая физика объясняет туннельный эффект (когда электрон преодолевает энергетический барьер, не имея достаточной для этого энергии) в терминах статистики. Дескать, существует непонятно откуда берущаяся статистическая вероятность такого события. Однако взгляните на трюк, который проделывает прыгун с шестом (см. рис. 2). Хитро изогнувшись, спортсмен пролетает над планкой, в то время как центр тяжести его тела проходит под ней. Разгадка во вращении!

Рис. 2. В технично исполненном прыжке с шестом центр тяжести
тела прыгуна проходит под планкой

Не будучи точечными частицами, электроны образуют в кристаллических структурах (например, в металлах) и на их поверхности слои распределённого заряда, которые могут иметь самые причудливые формы. При охлаждении материала до низких температур в этих слоях возникает явление сверхпроводимости. Рэнделл Миллс объясняет его соблюдением условий Годески и Хауса (неизлучающее ускорение зарядов), о которых мы немного рассказывали в уже упомянутой статье. Между тем в научном мейнстриме считается, что за сверхпроводимость отвечают куперовские пары электронов. Теория, авторы которой получили Нобелевскую премию по физике, не помогла предсказать открытие высокотемпературных сверхпроводников.

Взгляните, как вращающийся заряженный диск свободного электрона превращается в сферическую оболочку, окружающую протон, как сменяются орбитосферы и как ионизируется атом.

Теория Миллса изящно описывает также парное взаимодействие электронов, что в квантовой механике получается, мягко говоря, с трудом.

Вместо интерференции

Доктор Миллс оригинально объясняет классический двухщелевой опыт, обычно проводимый для демонстрации корпускулярно-волнового дуализма и вероятностного характера квантово-механических явлений (см. рис. 3). Он указывает, что световые волны после щелей не могут интерферировать друг с другом, а могут только накладываться. Звук можно погасить звуком, как делается в наушниках с активным шумоподавлением, но свет погасить светом нельзя - это привело бы к нарушению закона сохранения энергии. Это значит, что многочисленные чередующиеся тёмные и светлые полосы на экране позади щелей образуются не в результате интерференции, а каким-то иным образом. Остаётся другая гипотеза: при прохождении щели фотоны изменяют направление своего движения. Отсюда Миллс заключил, что в щели фотон поглощается и заново излучается уже в другом направлении, после чего по прямой линии летит к экрану. Учёный выяснил также, что распределение яркости на экране хорошо согласуется с диаграммой направленности щелевой радиоантенны.

Рис. 3. Согласно Миллсу в классическом двухщелевом опыте изменяются
траектории фотонов (красные стрелки)

В случае эксперимента с электронами (вместо фотонов) щелевая маска должна быть изготовлена из проводящего материала. Механизм здесь такой. Подлетая к краю щели, отрицательно заряженный электрон вызывает в металле наведённый положительный заряд. Взаимодействие зарядов приводит к рождению фотонов, а они уже вызывают эффект комптоновского рассеяния, меняя направление движения тех электронов, которые пролетают сквозь щель. Рэнделл Миллс пришёл к выводу, что чем больше задержка в переизлучении комптоновского фотона, тем сильнее электрон отклоняется от своей первоначальной траектории. Если всё это подтвердится, тогда получится, что принцип неопределённости Гейзенберга отражает статистическую закономерность рассеяния электронов при их взаимодействии с фотонами.

Эффект влияния второй щели (если её закрыть, многополосной интерференционной картины на экране не будет), по-видимому, объясняется резонансным электромагнитным взаимодействием двух щелевых антенн. Ведь известно, что при пропускании через щелевую маску электрического тока картинка на экране меняется.

* * *

Те физики, которые удосужились вдумчиво прочесть работы Рэнделла Миллса (в первую очередь его Большую общую теорию классической физики, см. здесь), отмечают, что «в современной физике многое придётся выбросить на помойку, если окажется, что Миллс прав».

При подготовке статьи использованы материалы компании Brilliant Light Power и книга Бретта Холверстотта «Рэнделл Миллс и поиск энергии гидрино».