powrót

"Promieniowanie reliktowe (promieniowanie tła)"

Jak powininna zachowywyć się cząstka np Jak powininna zachowywyć się cząstka np. elementarna, jeżeli poddana jest ona ciągłemu mikrofalowemu promieniowaniu elektromagnetycznemu w próżni i jeżeli nie uwzględnię innych możliwych sił działających na nią? Na to pytanie mogę odpowiedzieć, jeżeli uwzględnię zasadę zachowania energii. Cząstka, która ma bardzo małą masę w naszym laboratorium, musi się poruszać pod wpływem promieniowania reliktowego i to zachodzić musi bez względu, czy to promieniowanie traktuję jako falę czy też jako cząstki. Ona musi najpierw pochłaniać energię tego promieniowania. Promieniowanie reliktowe (promieniowanie tła) nadbiega ze wszystkich kierunków Wszechświata z tą samą mocą. Analogicznie do „stałej słonecznej” można nazwać taką stałą dla promieniowania reliktowego „stałą wszechświata” i wyrażać jej wielkość w W/m2 . Ponieważ żaden kierunek nie jest wyróżniony, jeżeli chodzi o kierunek ewentualnego ruchu cząstki pod wpływem takiego prominieniowania, to można założyć, że może ona tylko drgać. Moja teza, że cząstki elementarne nie posiadają swojej masy, dawałaby tutaj jeszcze lepsze wyniki, bo taka bezmasowa cząstka mogłaby drgać z każdą częstotliwością. Ona byłaby w stanie drgać ze wszystkimi częstotliwościami jednocześnie. Jeżeli cząstka oddaje pobraną energię z opóźnieniem czasowym, to musi być ona trochę „cieplejsza” aniżeli ciało doskonale czarne, które to promieniowanie wysyła. Z drugiej strony, jeżeli jest ona „cieplejsza”, to musi ona według prawa Stefana-Bolzmanna więcej energii wysyłać. Doszedłem więc tylko do jednego wniosku. Cząstka elementarna (a także atom i dowolne inne ciało) ma taką samą średnią energię, jak średnia energia promieniowania (tu reliktowego). W moich obliczeniach i rozważaniach uwzględniłem dwie figury geometryczne. Są nimi sześcian i wpisana w niego sfera. Sześcian ma bok o długości jednego metra a sfera promień długości 0,5 metra. Ciało o kształcie kuli rozprasza promieniowanie we wszystkie możliwe kierunki a więc na zewnątrz w obszar sfery i do swojego wnętrza. Dla uproszczenia obliczeń przyjmuję, że takie ciało może pochłaniać energię promieniowania na powierzchni przekroju kuli, którą to wyliczam za pomocą wzoru π r2 Ciała wysyłają energię w powierzchnię 4 π r2. Gęstość energii promieniowania reliktowego musi zatem być podzielona przez 4 aby obliczyć gęstość energii wysyłanej przez cząstkę (atom lub inne ciało). Prawo Stefana-Bolzmanna pozwala według poniższego wzoru na obliczenie mocy promieniowania przechodzącego przez określoną powierzchnię na zewnątrz ciała doskonale czarnego.
P = σ A T4 (P - moc promieniowania w W, A - powierzchnia w m2, T - temperatura w stopniach Kelvina )
gdzie:
σ = 5,6704 10-8 W/(m2 K4) (stała Stefana-Bolzmanna)
Pozwala mi on na obliczenie mocy tego promieniowania reliktowego ( T = 2,725 ) przepływającej przez powierzchnię jednego metra kwadratowego.
P/A = 5,6704 10-8 (2,725)4 = 3,1216653266 10-6 W/ m2 lub [ J/(s m2) ]
Natężenie promieniowania tła jest jednakowe ze wszystkich kierunków. Onznacza to, że przez każdą sciankę sześcianu o powierzchni jednego metra kwadratowego w każdej sekundzie przepływa energia równa 3,1216653266 10-6 J w dwóch kierunkach na zewnątrz i do wnętrza. Dlatego całkowita energia jest sześć razy większa i wynosi1,872999196 10-5 W/ m2 (6 * 3,1216653266 10-6 W/ m2 ).
Całkowitą gęstość energii tego promieniowania otrzymam dzieląc tą wartość przez prędkość światła w póżni.
Wynosi ona
6,247652821 10-14 J/ m3
Chcę taraz przeanalizować rozpraszanie tego promieniowaniua tła przez ciała o kształcie kuli, dlatego muszę przjść od sześcianu do sfery o czym to powyżej wspominiałem. W sześcianie umieściłem w myślach sferę (kulę) o średnicy 1 m. Poniżej obliczam powierzchnię przekroju tej kuli.
Równa się ona π * (d/2)2. Jeżeli średnica d = 1m, to Ak = π / 4
O ten czynnik zmniejsza się energia, która przepływa przez sześcian i jest przez tę kulę (sferę) pochłaniana. Moja kula pochłania promieniowanie reliktowe, które nadlatuje ze wszystkich 6 stron mojego sześcianu.
Całkowita energia, która w każdej sekundzie przepływa przez kulę, musi być 6 razy większa (trzy osie (x,y,z) i dwa kierunki na każdej osi) i wynosi:
6 π / 4 * 3,1216653266 10-6 J
A więc:
3 π / 2 * 3,1216653266 10-6 J = 1,47105129 10-5 J
Energia ta musi być przez tą kulę o powierzchni 4 π * (d/2)2 (d = 1m, to 4 π * (d/2)2 = π) w tym samym czasie wyprominieniowana, jeżeli miałaby być w równowadze energetycznej z tym promieniowaniem. W sekundzie musi ta kula z całej swojej powierzchni wypromieniować energię równą 4,68250187 10-6 J energii (1,47105129 10-5 J / π ), Jeżeli uwzględnię tylko promieniowanie reliktowe. Interesuje mnie tu gęstość energii promieniowania tej kuli (sfery), którą otrzymam, jeżeli podzielę wyżej otrzymaną wartość przepływu energii, czyli 4,68250187 10-6 J/(s m2), przez prędkość światła w póżni. Ta gęstość energii wynosi

1,561914438 10-14 J/ m3

Poniżej rozważam problem masy elektronu. Całkowita gęstość energii promieniowania reliktowego wynosi 6,247652821 10-14 J/ m3.
Zwaracam uwagę, że jeteśmy narażeni na promieniowanie mikrofalowe pochodzące z różnych źródeł np. od Słońca i od wszytkich gwiazd naszej galaktyki. Elektron może, jak przypuszczam, jednocześnie drgać ze wszystkimi tymi częstotliwościami, ponieważ według mnie nie ma on swojej masy jako stojąca fala (moja teza robocza...). Energia jego drgań musiałyby być równa sumie energii wszystkich fotonów promieniowania reliktowego. Musi ona być równa według prawa Stefana-Bolzmanna z uwzględnieniem właściwości promieniowania tła 6,247652821 10-14 J. Liczba ta pozwala mi obliczyć masę związaną z takimi drganiami (energię drgań muszę podzielić przez c2). Otrzmałem następującą liczbę:
6,951451249 10-31 kg
Masa elektronu wynosi 9,10938215 10-31 kg. Masa elektronu, podobnie jak energia fotonu, może być rozłożona na dwa składniki spełniałące poniższe równanie:
me = m + ½ m
Wtedy zachodzi m = 2/3 me i
m = 6,072921433 10-31 kg
Oznaczałoby to, że trzecia część energii (masy) (1/3) elektronu związana jest z falą, którą można przypisać tylko elektronowi. Reszta energii (masy) elektronu (2/3) jest całkowitą energią promieniowania reliktowego, jak wynika z porównania masy odpowiadającej temu promieniowaniu (6,951451249 10-31 kg ).
Otrzymałem nieoczekiwanie wyniki, z którymi nie liczyłem się.

Czy promieniowanie reliktowe odpowiada zarówno za oddziaływania elektromagnetyczne jak i masę elektronu?
Odpowiedź pomimo, że dla mnie też jest zadziwiająca, brzmi prawdopodobnie, tak.