PRIRODA SVETLOSNOG ZRAČENJA ZASNOVANA NA NOVOJ HIPOTEZI O GRADJI FOTONA

Uvod

Početak 20-tog veka dao ja dva nova sistema u teorijskoj fizici. Jedan od njih bavi se osnovnim jedinicama materije, to je Plankova Teorija kvanta, a drugi povezuje prostor sa vremenom i njihove međusobne zavisnosti, to je Ajnštajnova Teorija relativiteta. Obe ove teorije su temelji savremene fizike i daju jednačine koje sa velikom tačnošću određuju zakone o zračenju i prirodi svetlosti. Ni jedna od ovih velikih teorija ne zalazi u suštinu svetlosnih pojava, niti objašnjava, kako je moguće da se foton (kao nosilac svetlosnih pojava), kreće kao korpuskula a pri tome pokazuje i talasne osobine. Usvojena je uopštena definicija o svetlosti kao pojavi koju karakteriše korpuskularno-talasni dualizam. Činjenica da te dve osobine, kada je u pitanju jedna čestica, isključuju jedna drugu, objašnjava se filozofskim principom o jedinstvu suprotnosti prirodnih pojava. Zbog toga je moderna fizika odustala od stvaranja mehaničkog modela za objašnjavanje svetlosnih pojava, smatrajući da zaračenje nije čisto mehaničke prirode, pa se stoga ne može ni objasniti na taj način, a da to bude saglasno sa eksperimentalnim rezultatima.

Moja hipoteza pobija taj stav i nudi prihvatljiv mehanički model pomoću koga se eksperimentalni rezultati mogu dobiti matematičkim putem korišćenjem opšte priznatih jednačina klasične fizike. Neke fizičke veličine koje su dobijene eksperimentom, daju se lako izračunati iz postavljenog modela, kao što su: spin fotona, radijusi interakcije sila karakterističnih za elementarne čestice, kao i druge, što će u daljem tekstu biti pokazano. Posebno je interesantno lako izvođenje Ajnštajnove i Plankove jednačine koje se dobijaju neposredno iz izraza za energiju fotona, prema novoj definicije njegove strukture i načina kretanja kroz prostor.

Struktura fotona

Složena priroda korpuskularno-talasnog prostiranja svetlosti, ne može se objasniti kretanjem jedne čestice. Pretpostavljam da se radi o dve ili više čestica, koje se obrću oko zajedničkog centra delovanja privlačnih sila (analogno centru gravitacije), krećući se istovremeno translatorno, kao korpuskula u pravcu prostiranja zračenja, brzinom svetlosti »C«. Logično je da tako složeno kretanje zadovoljava uslove korpuskularno-talasnog dualizma (pojedinačna čestica se kreće pravilinijski u pravcu prostiranja svetlosti brzinom »C«, a pri tome osciluje između gornjeg i donjeg maksimalnog položaja).

Proračuni pokazuju da model od dve čestice istih masa, koje se obrću oko zajedničkog centra i čija je putanja u kretanju cikloida, data na sledećoj slici zadovoljava sve poznate osobine svetlosnog zračenja. Pretpostavljam da se radi o elementarnim česticama pri čemu je masa fotona »M« ravna dvostrukoj masi »m« pojedinačne čestice (M=2m). Položaj vektora obrtnog momenta impulsa (spin) je upravan na pravac prostiranja svetlosti. Druga mogućnost, kada je vektor spina kolinearan sa pravcem prostiranja daje za putanju čestica prostornu spiralu koja takođe zadovoljava uslov korpuskularno-talasnog dualizma ali ne odgovara poznatim osobinama svetlosnog zračenja već podseća na emisiju neutrina.

Energija fotona

Ukupna energija kretanja binarnog sistema fotona ravna je zbiru kinetičkih energija translatornog i rotacionog kretanja

Obtna energija čestice oko sopstvene ose, ukoliko postoji, zanemarljiva je u odnosu na napred zadate veličine, pa je u daljem razmatranju nisam uzeo u obzir.

Kretanje po cikloidi podrazumeva da su translatorna brzina » « i obimna » « jednake ( ). Kako je translatorna brzina fotona u isto vreme i brzina svetlosti »C«, to je i . Iz zakona o kruznom kretanju imamo da je moment impulsa obrtanja konstantna velicina i za foton iznosi » « (uobičajeno je da se moment impulsa fotona obeležava sa » « i naziva »spin«). Takođe za kružno kretanje važe i sledeće relacije

; , pri čemu je

w - ugaona brzina

 - frekvencija

p - Ludolfov broj

h – Plankova konstanta

Ako napred navedene relacije primenimo na jednačinu za energiju fotona dobijamo:

  ili   

Ovo je poznata Ajnštajnova jednačina za energiju, pa i za energiju fotona. Daljom analizom prvobitne jednačine za energiju binarnog modela fotona, zaključujemo da je:

, odnosno: 

Ako u ovom izrazu zamenimo vrednosti momenta impulsa (spina), imamo:

  ili    

Ovo je takodje poznata Plankova jednačina za energiju elektromagnetnog zračenja a samim tim i za energiju fotona.

Napred navedene jednakosti daju nam još jednu zavisnost koja je vezana isključivo za predpostavljeno kretanje binarnog fotona koja se može  dati u obliku:

Ovo je osnovna jednačina moje hipoteze o prirodi svetlosti i daje mogućnost matematičkog izračunavanja niza poznatih fizičkih veličina karakterističnih za fiziku elementarnih čestica, što će biti kasnije pokazano.

Izvođenje dve osnovne jednačine savremene fizike pomoću predloženog binarnog modela fotona i njegovog složenog prostornog kretanja daje mogućnost za postavljanje sledeće hipoteze:

SVETLOST JE FIZIČKA POJAVA IZAZVANA KRETANJEM FOTONA BINARNE STRUKTURE SASTAVLJENE OD DVE ČESTICE JEDNAKIH MASA KOJE SE OBRĆU OKO ZAJEDNIČKOG CENTRA PRIVLAČENJA, ANALOGNO CENTRU GRAVITACIJE. PORED OBRTANJA OKO ZAJEDNIČKOG CENTRA SISTEM VRŠI I TRANSLATORNO KRETANJE BRZINOM SVETLOSTI, PRI ČEMU JE PUTANJA SVAKE POJEDINAČNE ČESTICE CIKLOIDA.

Izračunavanje poznatih veličina u fizici elementarnih  čestica, primenom jednačine , izvedene iz hipoteze o binarnoj strukturi fotona.

1. Radijus interakcije elektromagnetne sile

Ovu silu prema teorijskoj fizici prenose fotoni. Koristeći jednačinu rw=C i poznate vrednosti Ajnštajna i Planka za energiju elementarnih čestica , dobijamo:

 sledi da je:

Istu vrednost za ovaj radijus dobio je i sovjetski fizičar I. V. Saveljev, koristeći pri izračunavanju Hajzenbegovu relaciju neodređenosti.

2. Radijus interakcije jake nuklearne sile.

Nosioci dejstva ove sile su mezoni. Uzmimo da je to pion ( - mezon) čija je masa približno 275 puta veća od mase elektrona to jest: =275 ,  a odavde zamenom odgovarajućih brojnih vrednosti u dati izraz za radijus »r« dobijamo: metara.

Engleski fzičar D. Wilkinson daje za ovaj radijus vrednost reda velicine metara, što se u potpunosti slaže sa izračunatom vrednošću.

3. Radijus interakcije slabe nuklearne sile

Ovde su nosioci interakcije vektorski bozoni, čija masa je približno 100 puta veća od mase protona. Zamenom odgovarajućih brojnih vrednosti dobijamo: r=2,1x metara.

Prema napred navedenom autoru, D. Wilkinsonu taj radijus je reda veličine metara, čto se takođe slaže sa izračunatom vrednošću.

4. Spin fotona

Po definiciji, spin je moment impulsa. Kako je impuls fotona  to sledi da je spin ravan . Uvođenjem napred korišćenih vrednosti  i , dobijamo:

Ovo je poznata vrednost spina fotona.

Objašnjene nekoih osobina svetlosnog zračenja pomoću hipoteze o binarnoj strukturi fotona

Fotoefekat:

Poznato je da se kod fotoefekta ukupna energija fotona deli na dva dela, prema jednačini Ajnštajna, za koju je veliki fizičar dobio Nobelovu nagradu:

Prvi član jednačine predstavlja rad potreban za odvajanje elektrona od jezgra atoma, a drugi je kinetička energija elektrona, koju mu je predao foton pri sudaru sa njim. Prema formuli za energiju fotona datoj mojom hipotezom,

Odmah je uočljiva ta podela energije, pri čemu se obrtna energija binarnog fotona troši na kidanje veze elektrona sa jezgrom atoma, a drugi kinetički deo direktno se prenosi na kinetičku energiju elektrona, kako je to već dato Ajnštajnovom jednačinom.

Hemijsko i toplotno delovanje ultravioletnih i infracrvenih zraka:

Iz jednačine za radijus binarnog sistema fotona,

vidi se da je zbog visoke frekfencije ultravioletnog zračenja, taj radius veoma mali i približava se veličini atoma. U ovom slučaju obrtna energija binarnog fotona, troši se najvećim delom na odvajanje elektrona od jezgra atoma, što predstavlja hemijsko delovanje koje je karakteristično za ultravioletno zračenje. Kod infracrvenih zraka taj radijus daleko nadmašuje dimenzije atoma pa obrtna energija pretežno izaziva vibracije molekula i time prelazi u toplotnu energiju što je i karakteristika ovog zračenja.

Ostale osobine vezane za dvojnu prirodu svetlosnog zračenja

Sve osobine vezane za korpuskularno-talasni dualizam svetlosti kao što su: polarizacija, difrakcija, odbijanje i prelamanje svetlosti itd. dobijaju se cikloidnim kretanjem binarnog sistema fotona.

Posebno je interesantno objašnjenje eksperimenta sa difrakcijom monohromatske svetlosti kroz dva  proreza na rastojanju manjem od talasne dužine te svetlosti. Rezultat eksperimenta pokazuje da foton u tom slučaju istovremeno prolazi kroz oba proreza. Ovaj rezultat eksperimenta je jedino shvatljiv ako se foton deli, što je moguće sa binarnom strukturom, pri čemu jedna čestica sistema prolazi kroz jedan prorez, a druga kroz drugi. Ovo je po mom mišljenju najbolja potvrda ispravnosti binarnog modela fotona.

Zaključak

Binarni sistemi nisu usamljena pojava u prirodi. Prema novijim istraživanjima astronoma, veliki broj zvezdanih sistema je binarnog tipa, odnosno sastavljen je od dve zvezde koje kruže oko zajedničkog centra gravitacije. Mišljenja sam da sistem od dve ili više čestica treba primeniti i na ostala elektromagnetna zračenja.

Rezultati dobijeni primenom jednačina izvedenih iz predloženog modela fotona i njegovog prostornog kretanja po cikloidi, upućuju na zaključak da se postavljena hipoteza o prirodi svetlosnog zračenja, za sada najviše približila tačnom odgovoru na pitanje:«Šta je svetlost?«. Jednačina C=wr verovatno predstavlja jedan od osnovnih  zakona u fizici elementarnih čestica kao što je to već slučaj sa Ajnštajnovom i Plankovom jednačinom za energiju elektro-magnetnog zračenja. Data jednačina očigledno predstavlja i vezu među napred pomenutim jednačinama, što takođe ukazuje na njen fundamentalni značaj.

Ukoliko se ova moja hipoteza eksperimentalno potvrdi, biće to, nadam se, veliki korak u sagledavanju prirode elementarnih čestica. U slučaju da moja predpostavka ne nađe naučnu potvrdu, biće korisna kao jedan novi način gledanja na fizičke pojave u mikro kosmosu i možda pomoći da se dođe do novih, tačnijih hipoteza. U svakom slučaju, ja ću biti zadovoljan ako sam doprineo da se napravi jedan mali korak u rešavanju vekovne tajne svetlosti.

U Beogradu, 04.08.1998. godine

        Napomena:

      Naučne institucije kojima je ova hipoteza poslata: