Безрадиационные условия
Классические условия неизлучения определяют условия классического электромагнетизма , при которых распределение ускоряющихся зарядов не будет испускать электромагнитное излучение . Согласно формуле Лармора в классическом электромагнетизме, одиночный точечный заряд при ускорении будет излучать электромагнитное излучение. Однако в некоторых классических моделях электронов распределение зарядов может быть ускорено так, что излучение не испускается. [1] Современный вывод этих условий безизлучения Германом А. Хаусом основан на фурье-компонентах тока, создаваемого движущимся точечным зарядом. Он утверждает, что распределение ускоренных зарядов будет излучать тогда и только тогда, когда оно имеет компоненты Фурье , синхронные с волнами, движущимися со скоростью света . [2]
История
[ редактировать ]Поиск неизлучающей модели электрона на атоме доминировал в ранних работах над атомными моделями. В планетарной модели атома вращающийся точечный электрон будет постоянно ускоряться по направлению к ядру и, таким образом, согласно формуле Лармора, излучать электромагнитные волны . В 1910 году Пол Эренфест опубликовал короткую статью «Нерегулярные электрические движения без магнитных и радиационных полей», демонстрирующую, что уравнения Максвелла допускают существование ускоряющихся распределений зарядов, которые не излучают излучения. [3] В 1913 году модель атома Бора отказалась от попыток объяснить, почему связанные электроны не излучают, постулируя, что они не излучают. Позже это было включено в постулат квантовой теории, названный уравнением Шрёдингера .Тем временем наше понимание классического неизлучения значительно продвинулось с 1925 года. Уже в 1933 году Джордж Адольф Шотт опубликовал удивительное открытие о том, что заряженная сфера, находящаяся в ускоренном движении (например, электрон , вращающийся вокруг ядра), может иметь безызлучательные орбиты. [4] Признавая, что такие предположения вышли из моды, он предполагает, что его решение может быть применимо к структуре нейтрона . В 1948 году Бом и Вайнштейн также обнаружили, что распределение зарядов может колебаться без излучения; они предлагают решение, которое можно применить к мезонам . [5] Затем, в 1964 году, Гёдеке впервые вывел общее условие неизлучения для расширенного распределения тока заряда и привел множество примеров, некоторые из которых содержали спин и предположительно могли быть использованы для описания фундаментальных частиц . Благодаря своему открытию Гёдеке предположил: [6]
Естественно, очень заманчиво предположить отсюда, что существование постоянной Планка следует из классической теории электромагнетизма, дополненной условиями отсутствия излучения. Такая гипотеза была бы по существу эквивалентна предложению «теории природы», в которой все стабильные частицы (или агрегаты) представляют собой просто неизлучающие распределения заряда и тока, механические свойства которых имеют электромагнитное происхождение.
В течение многих лет условие нерадиации в значительной степени игнорировалось. Филип Перл рассматривает эту тему в своей статье 1982 года «Классические электронные модели» . [7] В 1984 году появилась дипломная работа в Рид-колледже по неизлучению в бесконечных плоскостях и соленоидах . [8] Важный прогресс произошел в 1986 году, когда Герман Хаус по-новому вывел состояние Гедеке. [2] Хаус обнаружил, что все излучение вызвано фурье-компонентами распределения заряда/тока, которые светоподобны (т.е. компоненты, синхронные со скоростью света ). Когда в распределении нет светоподобных компонент Фурье, таких как точечный заряд, движущийся равномерно, тогда излучения нет. Хаус использует свою формулировку для объяснения черенковского излучения , при котором скорость света в окружающей среде меньше c .
Приложения
[ редактировать ]- Условие неизлучения важно для изучения физики невидимости . [ нужна ссылка ]
См. также
[ редактировать ]Примечания
[ редактировать ]- ^ Перл, Филип (1978). «Когда классический электрон может ускоряться, не излучая?». Основы физики . 8 (11–12): 879–891. Бибкод : 1978FoPh....8..879P . дои : 10.1007/BF00715060 . S2CID 121169154 .
- ^ Jump up to: а б Хаус, ХА (1986). «Об излучении точечных зарядов». Американский журнал физики . 54 (12): 1126–1129. Бибкод : 1986AmJPh..54.1126H . дои : 10.1119/1.14729 .
- ^ Эренфест, Пауль (1910). «Неоднородные движения электричества без магнитных и радиационных полей». Физический журнал . 11 :708-709.
- ^ Шотт, Джорджия (1933). «Электромагнитное поле движущейся равномерно и жестко наэлектризованной сферы и ее безызлучательные орбиты». Философский журнал . 7. 15 : 752–761. дои : 10.1080/14786443309462219 .
- «Физика невидимости: безызлучательные орбиты Шотта» . Черепа в звездах . 19 июня 2008 г.
- ^ Бом, Д .; Вайнштейн, М. (1948). «Автоколебания заряженной частицы». Физический обзор . 74 (12): 1789–1798. Бибкод : 1948PhRv...74.1789B . дои : 10.1103/PhysRev.74.1789 .
- ^ Гедеке, GH (1964). «Классически безызлучательные движения и возможные последствия для квантовой теории». Физический обзор . 135 (1Б): Б281–Б288. Бибкод : 1964PhRv..135..281G . дои : 10.1103/PhysRev.135.B281 .
- ^ Перл, Филип (1982). «Классические электронные модели». В Теплице, Дорис (ред.). Электромагнетизм: пути исследования . Нью-Йорк: Пленум. стр. 211–295. дои : 10.1007/978-1-4757-0650-5_7 . ISBN 978-1-4757-0652-9 .
- ^ Эбботт, Тайлер А; Гриффитс, Дэвид Дж (1985). «Ускорение без излучения». Американский журнал физики . 53 (12): 1203. Бибкод : 1985AmJPh..53.1203A . дои : 10.1119/1.14084 . ОСТИ 1447538 .