Естественные науки

Неправильность интерпретации спина как вращения вокруг оси

Как это можно показать на примере электрона, приняв, что его масса имеет исключительно электромагнитное происхождение, заряд равномерно распределен по объему, а форма электрона соответствует шарообразной?
Если с такими допущениями делать, то задача упрощается донельзя.

1. Энергия собственного поля электрона состоит из энергии поля вне электрона и энергии поля, сосредоточенной в электроне.
1.1. Так как заряд равномерно распределен по объему электрона, то требуется выделить малый слой dV и записать выражение для энергии dE этого слоя через плотность энергии w:
dE1 = w*dV = w*4*П*r²*dr. (1)
Для шара величина плотности энергии равна
w = ε*ε(o)*E²/2.
Так как
E1 = q/4*П*r²*ε*ε(0),
то
w = q²/16*П²*r^4*ε*ε(0). (2)
С учетом (2), (1) примет вид:
dE1 = q²*dr/8*П*ε*ε(0)*r². (3)
Далее, требуется учесть, что заряд распределен равномерно. Тогда выражение для него примет вид:
q = ρ*V = 4*П*r³*ρ/3. (4)
С учетом (4), (3) примет вид:
dE1 = 2*ρ²*П*r^4*dr/ε*ε(0).
Отсюда, энергия, сосредоточенная в электроне, равна
E1 = (0; R) ∫(dE) = 2*П*ρ²*R^5/45*ε*ε(0).
1.2. Энергия поля вне электрона равна
E2 = q*φ/2 = (1/2)*(4*П*R³/3)*(ρ*R²/3*ε(0)) = 2*П*ρ²*R^5/9*ε(0).
1.3. Тогда полная энергия будет равна
E = E1 + E2 = (6/40*П*ε*ε(0)*R)(16*ρ²*R^6*П²/9) = (3/5)*q²/R (k = 1). (5)
2. Исходя из выражения (5) и принципа эквивалентности массы и энергии покоя, можно определить массу электрона:
E = m*c² => m = E/c² = (3/5)*q²/R*c². (6)
3. Далее, электрон при вращении имеет собственный момент количества движения, равный
L = h'/2 = I*w = I*V/R. (7)
Максимальной величина I была бы в том случае, если масса была бы распределена по плоскости "экватора" вращающегося электрона:
I = m*R². (8)
Подставляя (6), (8) в (7), можно написать:
h'/2 < 3*q²*R²*V/5*R²*c² = 3*q²*V/5*c².
Отсюда,
V > 5*c²*h'/6*q² = 5*c/6*α = 114.16*c,
что противоречит СТО.
Марина Манжула
Марина Манжула
3 059
Лучший ответ
Марина Манжула "...dE1 = 2*ρ²*П*r^4*dr/ε*ε(0)..."
Пропустил 9 в знаменателе.
Классический радиус электрона: r = 2,8*10^-15 м.
А спин: L = 5,3*10^-35 Дж*с.
Если считать его шариком, то момент импульса находится как:
L = 2/5 mr² ω = 0,4 mVr.
Отсюда нетрудно выразить скорость на экваторе:
V = 2,5L/mr.
Т. к. масса электрона m = 9,1*10^-31 кг, то скорость получается: V = 5,2*10^10 м/с.
Это в 173 раза больше скорости света в вакууме.
Natalya Nazarova Ну, это не совсем точно. Такая конфигурация электрических и магнитных полей будет обладать моментом инерции сама по себе.
Но отношение магнитного момента к моменту импульса будет неправильным.
вращение электрона вогруг оси - это просто наглядное представление спина, никак не связанное с механическим вращением электрона как физического тела. спин это свойство электрона, как заряд и масса. природа спина как и природа заряда и массы, одни из главных нерешенных проблем физики.
"приняв, что его масса имеет исключительно электромагнитное происхождение" - электромагнитная масса это что-то новое.
дальше не читал.
Ильдар И Динара Сарсемалиевы "...электромагнитная масса это что-то новое..."
Очевидно, что старое. А на тех предположениях, которые я привел, задача была построена.

Похожие вопросы