Без отдачи

Охлаждение атомов (продолжение)

Охлаждение атомов

Вопрос третий.

А была ли отдача? Даже пуля сильно отбрасывает ружье назад, не будь, подставленного плеча, трения в воздухе и земного притяжения, ружье и пуля летели бы бесконечно в разные стороны. Пресловутая отдача, это физическое явление укоренилось в физике еще более глубоко, чем давление света (Давление света проанализировано в [11, 12]).

Цитата: «Импульс отдачи атомов в результате одного акта спонтанного излучения имеет величину (однофотонная отдача)

PR=ħk                                                                                (2)

где ħk – импульс фотона (с оптическим волновым числом k)» [13]. Такое объяснение является признанным в физике. Поэтому экспериментаторы остановку атомов в своем движении связывают с отдачей. Еще одна цитата: «Так как же объясняется механизм охлаждения атомов: каждый поглощенный объектом фотон передает ему импульс hk, каждое последующее излучение дает импульс той же амплитуды, но случайной по направлению, что в среднем равно нулю. Таким образом, чем больше двигающихся навстречу фотонов поглотит атом, тем больше он замедлится» [14].

Акцентирую внимание, если атом поглотит «больше двигающихся навстречу фотонов», несмотря на то, что он замедлится, но он от этих поглощенных фотонов получит дополнительную энергию, а значит, с большей частотой будет нагреваться и охлаждаться.

Остановка атомов происходит без отдачи, которой у него нет, а за счет антиотдачи – импульсов придачи.

Эффект отдачи присущ макротелам, имеющим массу инерции, но в мире безмассовых частиц отдача сменяется на придачу. Для объяснения можно воспользоваться примером Мёссбауэра, но с противоположным эффектом. В 2000 г. в журнале Hyperfine Interactions Мёссбауэр, поделился своими взглядами и дал наглядную интерпретацию открытого им эффекта: «Ситуация напоминает человека, прицельно бросающего камень из лодки. Бо’льшую часть энергии согласно закону сохранения импульса получает лёгкий камень, но небольшая часть энергии броска переходит в кинетическую энергию получающей отдачу лодки. Лодка просто приобретёт некоторое количество движения, соответствующее отдаче, и отплывёт в направлении, противоположном направлению броска» [15].

Для сведения – эффект Мёссбауэра – это резонансное испускание и поглощение гамма-лучей без отдачи.

Усложним задачу, посадим в лодку еще одного человека, который будет метать камни в противоположную сторону. Выкидывая камни по очереди, метатели так и не смогут фактически сдвинуть лодку с места, разнополярные импульсы отдачи уравновешивают друг друга. Закон сохранения количества движения опровергнуть не удается.

Модернизируем задачу, вместо метателей камней посадим в лодку двух голубятников, которые будут выпускать голубей. Поставим одно условие, выпускать голубей они будут не методом подбрасывания вверх, а после того как голубь сам взмахнет крыльями. Что мы получим? В данном случае, каждый голубятник после взлета голубя будет получать импульс pp в том же направлении, куда взмахнул голубь. Данный импульс – это и есть импульс придачи. На рис. 3 это ветка, которую голубь несет в своем клюве. Поскольку голуби летят в разные стороны, то лодка снова не сдвинется с места.

В эксперименте с голубями мы сымитировали придачу, но не избавились от отдачи, т.к. взмах крыла опирается на воздух. Возвращаясь к фотону, можно добавить, что у него нет крыльев для взмаха и нет ног для отталкивания, поэтому он взлетает без отдачи, но с веткой в «клюве», т.е. с придачей.

Эффект отдачи мною всесторонне исследован в теме, посвященной «Эффекту Мессбауэра» [16]. Вкратце напомню, у фотона нет массы покоя, поэтому у него и нет отдачи. В момент старта фотона (крафона), часть электромагнитной энергии (квант) увлекается (отрывается) данным фотоном, в результате у атома возникает импульс механического движения (импульс придачи) по направлению улетевшего фотона.

Благодаря этому импульсу существует гравитационное взаимодействие в микро- и макромире (эффект гравитационного смещения). Приближенной моделью может служить всем известный эксперимент с надутым шариком. Когда надутый шарик отпускается, то вылетающая струя отбрасывает его назад и он, получая сопротивление воздуха, по неописуемой траектории, сдувается и падает на пол. А теперь поставим мысленный эксперимент, поместим надутый шарик в далекий Космос, в абсолютный вакуум, а чтобы его не разорвало, вставим в оболочку и будем выпускать молекулы (фотоны) поштучно. Представим, что каждая молекула в шарике взаимодействует с другими молекулами с помощью электромагнитной энергии, как фотон с плазмой Солнца. Теперь молекула воздуха из вязкой среды шарика устремляется в среду с нулевой вязкостью, с нулевым сопротивлением. На первоначальном этапе старта, вязкая среда в шарике будет препятствовать отлету молекулы, а когда молекула отрывается, то среда получает механический импульс движения придачи «вперед за снарядом», т.е. в направлении полета данной молекулы. После вылета очередной молекулы шарик продолжит импульсно перемещаться в том же направлении. Трудно представить, но если приоткрыть клапан, то шарик в абсолютном вакууме полетит в направлении вылетающей струи, т.е. совершенно в другую сторону, по сравнению с домашним экспериментом. Данный опыт у нас ассоциируется с реактивным движением ракеты, но в данном случае нет реактивного движения, т.к. вылетающая струя молекул-фотонов, это не отработанные газы, вылетающие из сопла.

В мире фотонов солнечный фотон в момент старта тянет плазму Светила за собой. Точно такая же ситуация с земными фотонами (крафонами). Любой отлетающий крафон сопровождается импульсом придачи, а не отдачи! В этом корень гравитационного взаимодействия в природе и расширении тел при нагревании.

Поэтому, импульс PR=ħk есть импульс придачи, а не отдачи, т.к. атом движется в воздухе, как в абсолютном вакууме. Расстояние между молекулами газа при атмосферном давлении превышает их диаметр в десятки раз. За счет этого эффекта происходит сужение линий спектра при резонансном взаимодействии атома и фотона.

Вопрос четвертый. Охлаждение атомов.

Физики подбирают частоту лазеров с таким расчетом, чтобы атомы излучали на частоте резонанса. В этом случае происходит следующее: атом поглощает фотон света, получает квант энергии, переходит в возбужденное состояние, излучает крафон и получает импульс придачи pp. За счет полученного импульса начинает движение в направлении отлетевшего крафона и скачком переходит в основное состояние, но тут же получает новый квант энергии от очередного фотона.

Импульс фотона

 

(3)

Ep – энергия фотона (крафона), с – скорость света, h – постоянная Планка, – частота излучения, mp – масса фотона.

Несмотря на то, что атом после каждого излучения получает механический импульс, сдвинуться с места практически не может, т.к. без пауз на «отдых» качается «вверх-вниз» на резонансной частоте. По сути, атом за один цикл получает два механических импульса движения: от источника света (притяжение) и после излучения своего крафона – импульс придачи.

И где здесь охлаждение до сверх низких температур? Мы получаем не холодные, а заторможенные атомы. Атом может оказаться в нулевой температуре только тогда, когда он не будет поглощать и, соответственно, излучать энергию.

Вот здесь возникает парадокс: либо я намеренно хочу ввести читателей в заблуждение, либо неверна формула Максвелла, либо неверны выводы физиков.

V=√3kT/m.                                                                         (4)

Правильность формулы для распределения по скоростям молекул газа была подтверждена в многочисленных экспериментах, тогда в чем парадокс?

А парадокс заключается в следующем. Экспериментаторы видят, что кинетическая скорость атомов приблизилась к нулю, а поскольку она пропорциональна √T, то и температура должна по их расчетам находиться в области абсолютного нуля. Но это утверждение не верное, т.к. каждый атом в этот момент не избавился от кинетической энергии движения, наоборот, она увеличилась. Это отображается в его колебаниях. Можно сказать иначе: атом постоянно получает импульсы движения (приобретает кинетическую энергию), но из-за высокой частоты их поступления, атом, в силу своей инерционности, практически не успевает переместиться в другую точку пространства, т.к. тут же получает другой импульс противоположного или иного произвольного направления. В формуле (4) отражена среднеквадратичная скорость молекул (атомов) поступательного движения. Вот здесь и закралась ошибка в интерпретации опытов исследователей. Они видят неподвижное светящееся облако атомов (микро звезду) и в то же время говорят о температуре близкой к абсолютному нулю. Температура есть статистическая величина, отражающая меру средней кинетической энергии молекул газа.

Вопрос пятый.

Сизифово охлаждение. Нобелевский лауреат Коэн-Тануджи для объяснения принципа охлаждения атомов высказал следующую мысль: «Под действием света происходит диссипация, поскольку излучаемый спонтанно фотон обладает большей энергией, чем поглощаемый лазерный фотон» [7]. Такое объяснение наводит меня на другую мысль: если атом излучает больше энергии, чем ее поглощает, то получается очередной Perpettum-mobile.

Атом поглощает энергию дискретно – квантами, поэтому он не может выплеснуть энергии больше, чем получил, в лучшем случае, в резонансе может отдать то, что приобрел.

Энергия излучения всегда равна энергии поглощения без потерь.

Ei=Ep                                                                                  (5)

Также атом не может охладиться ниже абсолютного нуля, т.к. в окружающем пространстве нет материи, которая могла бы поглотить отрицательную энергию. Ученые, которые считают, что они в своих экспериментах получили температуру ниже 0К, явно лукавят [1]. От непонимания как работает гравитация и за счет каких сил происходит торможение атомов, у немецких физиков температура упала ниже абсолютного нуля. Для объяснения опыта немецких экспериментаторов прибегнем, к примеру, персонажа «Сизифова охлаждения». Неутомимый герой толкает камень в гору, но он у него всякий раз срывается и скатывается вниз к подножию горы. Представим, что трудяга натренировался, набрался сил и опыта, и ему удалось закатить камень на самую высокую точку горы. Поскольку на вершине нет нормальной плоскости, то порывом ветра камень снова скатывается на то же самое низкое место у подножия горы. Вывод из сказанного: камень с разной высоты склона всякий раз достигает одного и того же дна долины. Даже с вершины горы, имея максимальную потенциальную, а потом и кинетическую энергию, он не может провалиться в землю – дно мешает. Также и атом, его энергия не может упасть ниже дна нулевой энергии – нулевой градус мешает.

Любое вещество при нулевой температуре не способно к теплообмену. Закон Нернста гласит: «Невозможно охладить вещество до температуры абсолютного нуля путем отвода теплоты; абсолютный нуль не достижим» [17].

А как вообще происходит охлаждение атомов? Если подходить строго к объяснению данного явления, то экспериментаторы лишь косвенно участвуют в охлаждении атомов. Выше я уже указывал, что атомы, летающие при комнатной температуре, также охлаждены. В охлажденном виде они проходят линейный путь от зигзага до зигзага в броуновском движении. Физики в своих экспериментах лишь заставляют атомы войти в резонанс и с помощью физических и технических приемов затормозить их, не прибегая к прямому замораживанию. Всякое возбужденное состояние атома является неустойчивым, которое всегда приводит к самопроизвольному переходу в более низкое энергетическое состояние с испусканием кванта электромагнитного излучения. Такой переход называют спонтанным (самопроизвольным). Все обычные источники излучают свет в результате спонтанного испускания. Природа устроена так, что она всегда стремится к наименьшей энтропии. Уберите теплоту вокруг любого вещества, будь то атом или планета Плутон и они сами охладятся, разница в одном, атому для этого потребуются доли секунды, а планете – миллиарды лет.

Вопрос шестой.

На одном из сайтов прочел такую фразу: «ученые смогли усмирить даже броуновское движение частиц». Автор, да и некоторые исследователи проводят разграничение между энергией броуновского движения и энергией лазера, предполагая, что у них разная природа генерации. Несмотря на то, что энергию атом (частица) получает от разных источников, его движение и остановка в фокусе, есть действие одних и тех же электромагнитных сил.

Почему Броуновское движение не препятствует торможению атомов? Поскольку теплота земли создает импульсы придачи, возникающие после взаимодействия атомов с земными крафонами, то они должны выбивать атомы из плененного облака, но это происходит редко. Причина такого поведения проста, виной тому резонанс колебаний атомов с помощью лазерного излучения. Возьмем два стандартных состояния атома: нулевое (основное состояние) и возбужденное. Когда атом находится в возбужденном состоянии, то он не воспринимает энергию земного крафона, т.к. не избавился еще от лазерного кванта. Это как переполненный сосуд, сколько не доливай в него жидкости, он от этого полнее не станет. Когда атом находится на нулевом уровне, он естественно отреагирует на крафон земли и возбудится. В силу того, что атом колеблется в резонансе, то в основном состоянии он надолго не задерживается, фактически тут же переходит в возбужденное состояние от лазерной накачки. Поэтому, тепловые крафоны земли не могут вмешаться (вклиниться) в данный процесс, резонансное лазерное излучение отфильтровывает броуновское движение. По существу, исследователи, вводя атомы в резонанс, убивают двух зайцев: 1) тормозят атомы, 2) отстраиваются от броуновского движения, что в очередной раз подтверждает общность электромагнитных излучений земли и лазера. Поэтому и «усмирять» физикам никого и ничего не приходится.

Задача экспериментаторов состоит в том, чтобы привести атом в состояние, когда он за короткое время будет поглощать фотоны и излучать крафоны статистически равновесно во все стороны пространства. В итоге результирующая скорость от действия импульсов придачи в резонансе будет приближаться к нулю. Вот эту «нулевую» скорость подменяют сверх низкой температурой.

 

Заключение

  • Охлаждение атомов - без отдачи.
  • Пленение атомов возникает в момент резонансной флуоресценции определяемой естественной шириной атомного перехода. Несмотря на то, что атомы фактически останавливаются в своем движении, они не все охлаждены в данный момент. Статистически охлаждается только половина, а вторая половина обладает энергией. Об этом говорит и С. Чу, фраза: «После того, как атомы в патоке достигали равновесия, мы выключали свет на разные промежутки времени. За это время быстрые атомы улетали из патоки баллистическим образом, а более медленные снова захватывались патокой».
  • Охлаждение атомов происходит за счет самопроизвольного перехода из возбужденного состояния в более низкое энергетическое состояние с испусканием кванта электромагнитного излучения (крафона).
  • Вторая задача состоит в том, чтобы раскачать атомы в резонансе, затем отсеять энергичные и оставить атомы, которые находятся в низшем уровне. Это и будет конденсат Бозе-Эйнштейна.
  • Если атомное облако светится, то это микро звезда, но никак не микро черная дыра.
  • Вместо слов «лазерное охлаждение до сверх низких температур» должны быть слова «замедление атомов до низких скоростей», а размерная величина должна быть не в Кельвинах, а метрах в секунду.
  • В условиях земного тяготения невозможно охладить атомы до температур близких к абсолютному нулю методом лазерного или другого излучения. Остановить можно, но охладить нельзя. В этом случае мы нагреваем атомы от двух источников энергии: энергии лазера и энергии Земли.
  • Совершенно не важно, какой энергией атомы накачиваются: лазерной, солнечной, СВЧ-генераторами или другими источниками – в результате средняя температура их повышается, а не понижается.
  • Мерой абсолютной температуры считается средняя поступательная энергия молекулы идеального газа (по Максвеллу). Поскольку измерить температуру напрямую невозможно, ее определяют методом вычисления. Справедливость формулы Максвелла не вызывает сомнений, но в ней не учитывают кинетическую скорость колебательного процесса, отсюда и произошла подмена понятий – разогрев атомов подменяется охлаждением, причем до температур, которых пока невозможно достичь.

 

Источники

  1. Березин А., В эксперименте удалось получить устойчивую температуру ниже абсолютного нуля, http://compulenta.computerra.ru/veshestvo/fizika/10003625/, 2013
  2. Филипс У.Д., Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов (нобелевские лекции по физике - 1997), УФН, Том 169, №3, 1999,
  3. Пятифан, лекция, http://5fan.ru/wievjob.php?id=21460
  4. Андреев С.В., Балыкин В.И., Летохов В.С, Миногин В.Г., Лазерное охлаждение и пленение нейтральных атомов, Письма в ЖЭТФ 34, 463, 1981
  5. Ashkin A. Forces of a single-beam gradient laser trap on a dielectric sphere in the ray optics regime // Biophys. J. 1992. Vol. 61. Р. 569–582
  6. С. Чу, Управление нейтральными частицами (нобелевские лекции по физике – 1997), УФН, Том 169, №3, 1999, http://w.tekhnoscan.ru/files/Control_of_neutral_particles.pdf
  7. Коэн-Тануджи К., Управление атомами с помощью фотонов, (нобелевские лекции по физике – 1997), УФН, Том 169, №3, 1999,
  8. Ершов Г.Д., Фотонно-квантовая гравитация, http://gennady-ershov.ru/gravitaciya/gravitacionnoe-izluchenie-istochnika.html
  9. Ершов Г.Д., Броуновское движение, http://gennady-ershov.ru/na-zemle/brounovskoe-dvizhenie.html
  10. Ершов Г.Д., Почему не падают облака, http://gennady-ershov.ru/na-zemle/pochemu-ne-padayut-oblaka.html
  11. Кишкинцев В.А., Явление притяжения вещества световыми лучами, открытое экспериментально В.Е. Костюшко, Доклады русскому физическому обществу, 2012, Ч.3, М. http://www.rusphysics.ru/files/Kischkincev.Yavleniye.pdf
  12. Ершов Г.Д., Еще раз о давлении света, http://gennady-ershov.ru/na-zemle/eshhe-raz-o-davlenii-sveta.html
  13. Баарду Ф. и др., Статистика Леви и лазерное охлаждение. Как редкие события останавливают атомы (ФМП, 3006)
  14. Сойфер В.А и др., Оптическое манипулирование объектами: достижения и новые возможности, порожденные дифракционной оптикой, «Физика элементарных частиц и атомного ядра», Т.35, вып. 6, 2004»..
  15. Википедия, Эффект Мёссбауэра, https://ru.wikipedia.org/wiki/
  16. Ершов Г.Д., Эффект Мёссбауэра, http://gennady-ershov.ru/effekt-myossbauera/effekt-myossbauera.html#more-779
  17. Кириллин В.,А,, и др., Техническая термодинамика, Энергоатомиздат, 1983
  18. Путилов К.А., Курс физики, ?Science, 2013, https://books.google.ru/books?id=Bdf-

Назад  Вперед

2 комментария

  1. Наталия:

    У вас абсолютно неправильное понимание строения материи. Не существует никаких двигающихся навстречу частиц. Материя состоит из расположенных в шахматном порядке атомов-пирамидок. И тепло возникает только при переструктурировании атомов-пирамидок. Когда атом-пирамидка переструктурируется в двух и более ступенчатую пирамидку выделяется вспышка света. Чем больше вспышек, тем выше температура окружающего черного вещества вокруг атомов-пирамидок. Движения никакого ни влево нив право ни вверх ни вниз пирамидка не делает. Она стоит на одном месте и преобразуется на том же самом месте. Поэтому если увеличить микромир в макро, вы увидите пирамидки в объеме расположенные в шахматном порядке.Не просто как на доске для игры шахмат, а именно в объеме, то есть везде они в шахматном порядке. кроме того пирамидки, то есть атомы не движутся, а лишь при переструктурировании пускают волну, а именно шаровидную волну вокруг себя. В результате на черном веществе появляется рябь волн, если смотреть в разрезе, такая рябь как на поверхности моря. Все атомы определенного вещества испускают такие волны и сигмируясь, то есть соединяясь между собой образуют рябь волн. Но есть и большие волны, которые проходят чрез черное вещество изменяя структуру атомов-пирамидок. Так вот по причине вашего слепоты, вы заблуждаетесь о природе строения материи. То, что вы называете движением это всего навсего волны отходящие от пирамидок-атомов. Вот эти то волны и продвигаясь в разные стороны изменяют структурирование пирамидок. Как я вам уже говорила. Любое вещество это пирамадики в определенном месте, имеющие определенную последовательность структурирования. Каждое вещество имеет свою последовательность структурирования атомов. Чтобы изменить эту последовательность ,то есть превратить эти атомы в другой вид вещества всего навсего надо послать волну определенной силы и определенного объема.
    А перемещение пули и других веществ это сила волны в черном веществе, которая заставляет на новом месте структурироваться пирамидки так как на старом. То есть перенося предмет вы не переносите вещество вы заставляете структурироваться пирамидки, так как на прошлом месте, вы перемещаете сильной волной другие мелкие волны определенного вещества и в другом месте пирамидки просто переструктурируютя.
    Холодное и горячее вещество определяется частотой переструктурирования пирамидок. Чем чаще они пререструктурируются тем больше света, то есть тепла выходит. Если вы ставите пирамидки в условия реже переструктурироваться, то света выделяется меньше, соответственно и тепла тоже меньше. Заставить выделять меньше тепла- это значит пускать волны по черному веществу, которые заставят пирамидки меньше структурироваться. Но поглащать пирамидки ничего не будут. Свет рассеивается в черном веществе. Точнее имея в микромире определенный объем тругольный объем, он также переструктурируется и заставляет изменять структуру окружающей материи, но с удалением от объекта волна резонирует постепенно с другими волами и он не может далее переструктурировать материю, так как силы у волны уже не хватает. Так,что все дело в скорости волны, во взаимодействиях волн с другими волнами в объеме.

  2. Gennady Ershov:

    «У вас абсолютно неправильное понимание строения материи. Не существует никаких двигающихся навстречу частиц. Материя состоит из расположенных в шахматном порядке атомов-пирамидок».

    Похоже на мой сайт попала шахматистка. Это уже ее 3-й комментарий и все в одном и том же духе.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


Ваш комментарий на модерации.