وارونگی میادین الکتریکی، توجیهی جدید برای تولید زوج الکترون - پوزیترون، بر خلاف انتظار ما، ماده

Home | تماس با ما و ارسال مطالب | پروژه‌ها | نرم‌افزارهاي مورد نياز |

12-01-2025

وارونگی میادین الکتریکی، توجیهی جدید برای تولید زوج الکترون - پوزیترون، بر خلاف انتظار ما، ماده - پادماده یکدیگر را نابود نمی‌کنند

مقدمه :

به استناد مفاهیم فعلی، " / فرایند جالبی تحت عنوان تولید زوج ماده - پادماده وجود دارد که از نظر اهمیت و مفاهیم بنیادی بی‌نظیر است. تولید و واپاشی زوج الکترون - پوزیترون یک مثال بسیار بارز و عالی از تبدیل انرژی به ماده و بالعکس است. برسی نظری این پدیده نخستین‌بار توسط دیراک در سال ۱۹۲۸ صورت گرفت. دیراک با حل معادله‌ای به دو جواب مثبت و منفی دست‌یافت و به‌جای آنکه قسمت منفی انرژی را به دلیل غیرفیزیکی بودن آن کنار بگذارد، به پژوهش پیرامون پیامدهای تمامی معادله پرداخت و به نتایج بسیار جالبی رسید. به طور خلاصه دیراک باتوجه‌به قسمت منفی جواب معادله، وجود پادماده را پیشگویی کرد. اگر این پیشگویی درست می‌بود، می‌بایست برای ذره‌ای مانند الکترون، ذره دیگری وجود داشته باشد که جرم حالت سکون آن برابر جرم الکترون باشد. تجزیه‌وتحلیل دیراک چنین نشان می‌داد که این ذره باید دارای بار الکتریکی مثبت باشد. چهار سال بعد، اندرسون این ذره را در اشعه کیهانی یافت و آن را پوزیترون نامید. بعدها در آزمایشگاه نیز با واپاشی فوتون، زوج الکترون - پوزیترون تولید شد. فوتونی باانرژی زیاد (فوتون گاما) تمامی انرژی خود را در برخورد با هسته از دست می‌دهد و یک زوج الکترون - پوزیترون می‌آفریند. پوزیترون ذره‌ای است که کلیه خواص آن با خواص الکترون یکسان است مگر بار الکتریکی آن، زیرا بار الکتریکی پوزیترون مثبت است .

در فرایند تولید زوج الکترون - پوزیترون، اصولی باید محفوظ بماند تا این پدیده روی دهد. این اصول عبارت است از بقای انرژی نسبیتی کل، بقای اندازه حرکت و بقای بار الکتریکی، زیرا فوتون از نظر الکتریکی خنثی است و مجموع بارهای الکتریکی بعد از تولید نیز باید صفر باشد. بقای اندازه حرکت نیز نشان می‌دهد که یک فوتون نمی‌تواند در فضای تهی محو شود و زوج تولید کند. چنین فرایندی با حضور یک هسته سنگین امکان‌پذیر است تا بقای اندازه حرکت و بقای انرژی نسبیتی نقض نشود .

در ارتباط با تولید زوج، فرایند معکوسی وجود دارد که نابودی زوج نامیده می‌شود. یک الکترون و یک پوزیترون مجاور یکدیگر، در هم ادغام می‌شوند و به‌جای آن انرژی تابشی به وجود می‌آید. امروزه مشاهده تولید و واپاشی زوج الکترون - پوزیترون در آزمایشگاه یک پدیده عادی بشمار می‌رود. در سال ۱۹۵۵ برای نخستین‌بار زوج‌های پروتون - پادپروتون و نوترون - پادنوترون در آزمایشگاه آفریده شدند .

توجه به نحوه توليد زوج الكترون - پوزيترون مي‌تواند در شناخت منشاء نيروي الكتريكي موثر باشد ، قبل از توليد زوج  الكترون - پوزيترون ، يك فوتون با انرژي بالا وجود دارد و فوتون نيز از نظر بار الكتريكي خنثي است . اما بعد از توليد زوج الكترون - پوزيترون ، دو ذره باردار بوجود مي‌آيد كه هر يك داراي يك ميدان الكتريكي مخالف هستند . اين فرآيند را چگونه مي توان توجيه كرد ؟ \ "

توجه به نحوه تولید زوج الکترون - پوزیترون می‌تواند در شناخت منشاء نیروی الکتریکی موثر باشد، قبل از تولید زوج  الکترون - پوزیترون، یک فوتون با انرژی بالا وجود دارد و فوتون نیز از نظر بار الکتریکی خنثی است. اما بعد از تولید زوج الکترون - پوزیترون، دو ذره باردار بوجود می‌آید که هر یک دارای یک میدان الکتریکی مخالف هستند. این فرآیند را چگونه می‌توان توجیه کرد؟ \ "

قدرمسلم قبل از اینکه این واقعه یک پدیده فیزیکی به نظر برسد چیزی شبیه جادوگری و یا شعبده‌بازی است. مثل این است که شخصی یک گنجشک کوچک را با سرعت بسیار زیادی وارد یک محفظه فلزی در ظاهر خالی کند و سپس دو عقاب سرسفید قوی‌هیکل نر و ماده با سرعت کمتری از آن خارج نماید و دو عقاب در حال پرواز در هم ادغام شوند و دو گنجشک دیگر سر از آسمان در آورند، آیا این‌چنین شعبده‌ای ممکن است؟ جواب سؤال این است که توجیه شعبده تولید زوج ماده - پادماده ممکن به نظر می‌رسد؛ ولی توجیه شعبده گنجشک‌ها و عقاب‌ها توسط شعبده‌باز کمی دشوار است! در حقیقت چنین به نظر می‌رسد که اشعه گاما و الکترون - پوزیترون سربه‌سر بشریت گذاشته و قصد شوخی و یا گمراه‌کردن دارند و یا اینکه دید درستی نسبت به موضوع نداریم !!

معادله‌ای که ذهن دیراک را به خود مشغول کرده بود تنها مشکلش داشتن جواب منفی برای انرژی نبود، بلکه به‌وسیله آن معادله می‌توانیم تکانه و جرم منفی را هم برای موجودی قائل شده و در معادله موردبحث منظور کنیم و شگفتا که جواب در صورت واردکردن جرم مثبت یا منفی، تفاوتی نداشته و نتیجه کلی یکسانی در برداشته که در ابتدا این‌چنین پیش‌بینی می‌شد که جرم و انرژی منفی برای پادماده باشد که این‌گونه هم نشد، پاد ذرات نیز جرم مثبت دارند و ماده باردار، بدون جرم معنی و مفهوم فیزیکی ندارد چه برسد به جرم منفی، در واقع اعداد منفی در این معادله کاربردی با تعاریف خاص خود دارند و باید از انرژی ذاتاً منفی نیز صرف‌نظر کنیم برای اینکه انرژی ذاتاً یک کمیت مثبت است و انرژی منفی در محاسبات ریاضی مطرح می‌شود و در عالم فیزیکی وجود ندارد؛ چون کلمه وجود، ذاتاً کلمه‌ای مثبت است و در ریاضیات از انرژی منفی به‌عنوان کسر انرژی در یک سیستم بهره می‌جوییم نه انرژی مطلق منفی و در حسابداری هم این‌چنین است، عدد مثبت نشانه سرمایه، نقدینگی و یا سود است و عدد منفی نشانه بدهکاری، زیان یا کسر بودجه است، در واقع پول منفی هم وجود خارجی ندارد. این مسائل از اینجا ناشی می‌شوند که حاصل توان زوج یک عدد منفی یا مثبت، همواره عددی مثبت است، موضوع عادی است که در ریشه‌یابی معادلات درجه‌دو هم بسیار متداول است و در بسیاری از موارد از ریشه منفی صرف‌نظر می‌شود و به‌هرحال پوزیترون توسط اندرسون یا شخص دیگری کشف می‌شد. این معادله ازاین‌قرار است .

E² = P².C² + M².C⁴

صرف‌نظر از اینکه این معادله به یک مثلث قائم‌الزاویه اشاره دارد E انرژی كل ذره ، P تکانه ، C سرعت نور و m0 يا m جرم سکون ذره است و نکته بسیار جالب اینکه پاد ذرات همگی انرژی دارند و این انرژی هم مثبت اندازه‌گیری شده است، پس پاد ذرات نمی‌توانند در این معادله باانرژی منفی مطرح شوند؛ زیرا فقط علامت الکتریکی آنها قرینه است. اینک این سؤال مطرح می‌شود که تعریف درست انرژی منفی چیست؟

همان‌طور که می‌دانیم طبق تعریف، انرژی حاصل‌ضرب نیرو در مسافت است که واحد آن نیوتن متر یا همان ژول است:

E=F.d

E انرژی بر حسب ژول ، F نیرو بر حسب نیوتن و d مسافت بر حسب متر است. همان‌طور که می‌دانیم نیرو یک کمیت برداری است و مسافت یک کمیت جبری در دستگاه مختصات است که هر دو را می‌توان منفی در نظر گرفت. نیروی منفی یعنی برداری که ۱۸۰ درجه نسبت به حالت قبلی چرخش کرده باشد و طول منفی یعنی جهت حرکت روی دستگاه مختصات را معکوس کرده باشیم :

-E=-F.d

-E=F.-d

E=-F.-d

پس تعریف درست انرژی چنین خواهد بود که اگر نیرو در جهت بردار خود انتقال یابد، انرژی مثبت است؛ ولی اگر خلاف جهت بردار خود انتقال یابد انرژی منفی خواهد بود.

همان‌طور که در این مبحث توضیح داده خواهد شد واقعیت امر می‌بایست چنین باشد که جهت میدان و اعمال نیروی میدان در پاد ذرات معکوس و وارونه شود .

h ثابت پلانک و v فرکانس موج الکترومغناطیس است . این مفاهیم فعلی برای تولید و واپاشی زوج الکترون - پوزیترون درست به نظر می‌رسد، برای اینکه فرکانس امواج گاما در محدوده ده بتوان ۲۰ الی ۲۲ هرتز است. حال این وضعیت را برای تولید و واپاشی زوج پروتون - پادپروتون برسی می‌کنیم.

آنچه که مسلم است امواج الکترومغناطیسی با این فرکانس محاسبه شده تا به امروز نه شناسایی و نه تولید شده‌اند. پس به استناد مفاهیم فعلی، ما هرگز نخواهیم توانست با تابش امواج الکترومغناطیس شناخته شده به هسته‌های ساکن فاقد تکانه، زوج پروتون - پادپروتونی به دست آوریم و نکته جالب‌تر اینکه با تصادم پروتون - پادپروتون، امواج الکترومغناطیس در محدوده شناخته شده و همچنین ذرات کوارک یا بوزون‌هایی پدیدار و شناسایی می‌شوند! این پدیده فیزیکی را چگونه می‌توان با مفاهیم فعلی تطبیق داد؟

یعنی با ادغام الکترون - پوزیترون دو موج الکترومغناطیس هرکدام با نصف فرکانس محاسبه شده پدیدار می‌شود؛ ولی با ادغام پروتون - پادپروتون امواج الکترومغناطیسی که در مجموع معادل فرکانس محاسبه شده باشند پدیدار نمی‌شود، بلکه برعکس امواج باانرژی و فرکانس پایین‌تر تولید و منتشر می‌شوند و از طرفی چنین تصور می‌شد که پروتون - پادپروتون همدیگر را نابود کنند و هم ارز جرم آنها انرژی پدیدار شود؛ ولی چنین مشاهده می‌شود که ذرات جدیدی حاصل این تصادم است و این می‌تواند موید این موضوع مهم باشد که ماده - پادماده یکدیگر را نابود نمی‌کنند .

طبق معادلات و محاسبات فوق نظریه فعلی توانست تولید و فروپاشی زوج الکترون - پوزیترون را به‌وسیله امواج الکترومغناطیس توجیه کند؛ ولی از توجیه تولید زوج پروتون - پادپروتون و واپاشی آنها عاجز و ناتوان ماند، چون موج الکترومغناطیس با فرکانس و انرژی فوق، شناسایی نشده است و این سؤال مهم که چرا این فوتون گاما نمی‌تواند انرژی خود را بر روی دو ذره الکترون - پوزیترون یکسان توزیع کند و آن‌گونه که از تصاویر فوق برمی‌آید، انرژی جنبشی پوزیترون بیشتر از الکترون است. برای اینکه پوزیترون کمتر منحرف شده و بیشتر تاب برمی‌دارد و به علت بیشتر بودن سرعت و تکانه، مسیر بیشتری نیز طی می‌کند. این نابرابری توزیع انرژی توسط فوتون گاما را چگونه می‌توان توجیه کرد؟

در حقیقت پاد ذرات سنگین‌تر از الکترون، از برخورد شدید ذرات دیگر به وجود می‌آیند (همان گونه که پوزیترون‌های آندرسن از برخورد ذرات یا تابش‌های کیهانی با جو زمین به وجود آمده بودند) و این وظیفه به عهده شتاب‌دهنده‌هاست نه امواج الکترومغناطیس. پس می‌توان نتیجه گرفت که پاد ذرات از خود ذرات به وجود می‌آیند نه از انرژی الکترومغناطیسی! ولی چگونه؟ پرانرژی‌ترین برخوردها، یعنی آنها که شامل ذراتی با سرعت نزدیک به نور هستند، زوج‌های پروتون - پادپروتون به وجود می‌آورند.

اینک به توضیح و توجیه پدیده زوج الکترون - پوزیترون از دیدگاه فیزیک کلاسیک می‌پردازیم. هرچند که نادرست و قدیمی به نظر برسد؛ ولی در مباحث بعدی دیدگاه کوانتومی خود را ارائه خواهیم کرد.

میادین الکتریکی

1- میدان الکتریکی الکترون فرضی بدون چرخش (اسپین)

مشاهدات تجربی نشان داده است که خطوط میدان الکتریکی پیرامون یک بار ساکن منفی به صورت خطوط مستقیم و رو به مرکز آن است، برای اینکه بارهای مثبت ساکن در پیرامون مرکز، به صورت مستقیم جذب مرکز میدان می‌شوند. ما به طور فرضی و قراردادی جهت خطوط میدان یا بردارهای نیروی الکتریکی پیرامون بار ساکن منفی را به طرف مرکز میدان در نظر می‌گیریم. البته شکل فوق یک مثال است و با توجه به جرم بیشتر پروتون، الکترون به طرف آن حرکت خواهد کرد. آنگونه که از شکل فوق بر می‌آید دو بار الکتریکی منفی نسبت به یکدیگر دافعه داشته ولی دو بار الکتریکی منفی و مثبت نسبت به یکدیگر جاذبه دارند .

2- میدان الکتریکی پروتون فرضی بدون چرخش (اسپین)

همچنین مشاهدات تجربی نشان داده است که خطوط میدان الکتریکی پیرامون یک بار ساکن مثبت به‌صورت خطوط مستقیم و رو به بیرون مرکز آن است، برای اینکه بارهای مثبت ساکن در پیرامون مرکز، به‌صورت مستقیم از مرکز میدان دفع می‌شوند. ما به طور فرضی و قراردادی جهت خطوط میدان یا بردارهای نیروی الکتریکی پیرامون بار ساکن مثبت را به‌طرف بیرون میدان و خارج از مرکز در نظر می‌گیریم. آن‌گونه که از شکل فوق بر می‌آید دو بار الکتریکی مثبت نسبت به یکدیگر دافعه داشته؛ ولی دو بار الکتریکی منفی و مثبت نسبت به یکدیگر جاذبه دارند .

3- میدان الکتریکی یکنواخت

شکل فوق میدان الکتریکی یکنواختی را مابین دو صفحه رسانای موازی، با بارهای هم اندازه ولی غیر همنام نشان می‌دهد.

انحنای میادین الکتریکی

دو بار الکتریکی همنام، یکدیگر را دفع و میدان الکتریکی پیرامون آنها تقریباً به‌صورت شکل فوق است .

دو بار الکتریکی غیر همنام، یکدیگر را جذب و میدان الکتریکی پیرامون آنها تقریباً به‌صورت شکل فوق است. دو شکل فوق بیانگر این موضوع است که میادین الکتریکی صلب نبوده و قابلیت انحنا و خمیدگی دارند، در واقع آنها خیلی منعطف هستند .

دوران میادین الکتریکی

الف - دوران میدان الکتریکی الکترون فرضی با چرخش (اسپین)، موافق چرخش عقربه‌های ساعت

همان‌طور که می‌دانیم در نظریه کلاسیک (منظومه ای) الکترون‌ها ساکن نیستند و حول محور فرضی خود با سرعت چرخشی بسیار بالایی در حال دوران هستند که به این حرکت آنها در فیزیک کلاسیک اسپین گفته می‌شود. اگر دوران الکترون را موافق چرخش عقربه‌های ساعت فرض کنیم و آن را از بالا بنگریم مشاهده می‌شود که :

۱- اگر سرعت دوران ( سرعت زاویه‌ای) الکترون را کم در نظر بگیریم، خطوط میدان تقریباً همانند شکل ۱ خواهد بود

۲- با افزایش سرعت دوران الکترون، خطوط میدان تقریباً به‌صورت شکل ۲ خواهد بود

۳ - و در نهایت با درنظرگرفتن سرعت دوران الکترون که بسیار زیاد است، امتداد خطوط میدان از مرکز الکترون یا میدان الکتریکی، خارج و حول مرکز به‌صورت دوایری تودرتو و پیوسته در می‌آید که می‌توانیم آن را یک میدان الکتریکی بسته و تا بی نهایت در نظر بگیریم، برای اینکه این میدان دایره‌ای‌شکل هیچ آغاز و پایانی ندارد، البته این پدیده در برد کم و در جوار الکترون روی می‌دهد و میدان الکتریکی در خارج از دوایر نیز موجود است، البته خمیده و رو به‌طرف داخل، همانند شکل زیر:

ولی چنین به نظر می‌رسد که داخل و مابین دوایر، خلأ میادین الکتریکی حاکم شده باشد. لازم به توضیح است که دو شکل فوق نمای الکترون را از بالا نشان می‌دهد و اگر آن را از پایین بنگریم مشاهده می‌کنیم که :

الکترون در حال چرخش مخالف جهت گردش عقربه‌های ساعت است و همچنین سمت‌وسوی میدان الکتریکی آن، مخالف حرکت عقربه‌های ساعت شکل‌گرفته است که می‌توانیم این پدیده جالب و شگفت‌انگیز را " انعکاس دوران ذرات و میادین آنها در فضای سه‌بعدی " تعریف کنیم، زیرا شکل فوق همانند تصویری در آینه است. صرف‌نظر از تعریف اسپین در فیزیک جدید یا مدرن، مسئله اسپین برای الکترون و در کل برای ذرات دیگر نیاز به‌دقت فراوان دارد، برای اینکه الکترون هر دو اسپین را بسته به دید ناظر از خود نشان می‌دهد و مسلماً تمامی ذرات هم این‌چنین رفتار می‌کنند، در حقیقت تمامی ذرات دوران و میادین آینه‌ای در فضای سه‌بعدی دارند و باتوجه‌به مطالب فوق می‌توانیم ساختار فیزیکی اتم‌ها را توجیه نماییم .

لازم به توضیح است که مفهوم اسپین در فیزیک کوانتوم مربوط به بر همکنش ذرات با میدان واحد کوانتومی است که پیش‌بینی می‌شود تنها و صرفاً یک‌ذره با ماهیت واحد در کیهان، تا ۲۴ نوع و شکل را از خود نشان داده و آشکار شود تا جایی که نظریه ریسمان‌ها در محیطی ۱۲ بعدی ارائه شده است. ولی ما نگرش کلاسیک را در این مبحث دنبال می‌کنیم؛ چون این ذره چیزی مثل هوتن شو یا مرد هزار چهره است و سروکله زدن با آن کار بسیار دشواری است.

الکترومغناطیس

همان‌طور که می‌دانیم، هرگاه جریان الکتریکی در فضا برقرار شود، میدان مغناطیسی عمود بر امتداد آن پدیدار خواهد شد و برعکس آن نیز صادق است که به مجموعه این دو میدان یا جریان در فضا، الکترومغناطیس گفته می‌شود .

در شکل فوق نمای الکترون (سطح دایره‌ای قرمزرنگ) از پهلو و در حال دوران حول محور عمودی نشان‌داده‌شده است، به‌گونه‌ای که اگر از بالا به آن بنگریم جهت چرخش آن موافق جهت چرخش عقربه‌های ساعت خواهد بود. خطوط افقی سیاه‌رنگ، میادین الکتریکی دوران یافته و فلش قرمزرنگ جهت میدان الکتریکی از روبرو را نشان می‌دهد که در این صورت جهت فلش‌های آبی‌رنگ، جهت میدان مغناطیسی تشکیل شده را نشان می‌دهد. تصویر سه‌بعدی زیر، یک الکترون فرضی و میدان مغناطیسی پیرامون آن را نشان می‌دهد.

رنگ آبی به طور قراردادی بیانگر قطب S و رنگ قرمز بیانگر قطب N است . در این وضعیت قطبین مغناطیسی الکترون از دید ناظر همسو با قطبین مغناطیسی فعلی سیاره زمین فرض می‌شوند .

اینک ما باتوجه‌به دوران ذرات و میادین الکتریکی و همچنین انعکاس دوران ذرات و میادین الکتریکی آنها در فضای سه‌بعدی می‌توانیم پدیدارشدن دو قطب مغناطیسی در الکترون را توجیه کنیم. به شکل زیر توجه نمایید .

همان‌طور که از شکل فوق بر می‌آید هر مقدار که به‌طرف قطبین مغناطیسی الکترون نزدیک شویم امتداد بردار میدان الکتریکی به محور دوران الکترون نزدیک‌تر شده و از قطر مارپیچ دوران کم می‌شود. کاملاً روشن است که جهت دوران دو مارپیچ با یکدیگر متفاوت است، مارپیچ بالایی در جهت موافق عقربه‌های ساعت و پایینی مخالف جهت چرخش عقربه‌های ساعت تاب می‌خورد و این مسئله باعث به‌وجودآمدن قطب‌های مغناطیسی S و N می‌شود؛ ولی در كل، وقتی به الکترون از پهلو یعنی عمود بر محور چرخش آن نگاه می‌کنیم، جهت میدان الکتریکی در الکترون ثابت می‌ماند برای اینکه امتداد خطوط میدان الکتریکی را از بیرون به‌طرف داخل فرض کرده‌ایم و با استفاده از قانون دست راست مسیر میدان مغناطیسی برای ما روشن است .

پدیده زوج شدن الکترون‌ها (زوج ماده - ماده)

یکی از بزرگ‌ترین سؤالات مطرح شده در مکانیک کوانتومی این است که چگونه دو الکترون در یک اوربیتال اتم جای می‌گیرند، برای اینکه دو الکترون به‌خاطرداشتن بار الکتریکی همنام می‌بایست همدیگر را برانند و یکدیگر را در یک تراز انرژی تحمل نکنند و این سؤال به این خاطر مطرح می‌شود که امتداد خطوط میادین الکتریکی در اجسام ساکن، مستقیم است و اجسام با بارهای همنام همدیگر را می‌رانند . ولی چون می‌دانیم الکترون‌ها در حال دوران به‌دور خود هستند و میدان مغناطیسی پیرامون آنها شکل‌گرفته است پس این میدان مغناطیسی می‌بایست نیروی جاذبه‌ای قوی مابین دو الکترون به وجود آورد و بر دافعه الکتریکی چیره شود! ولی چگونه؟

جواب سؤال ما در جریان الکتریسیته DC در دو سیم رسانای موازی نهفته است !

دو پیکان قرمزرنگ سمت چپ تصویر، مسیر میدان الکتریکی در دو سیم هادی جریان الکتریسیته را نشان می‌دهد که جهت جریان به طور قراردادی از قطب مثبت به منفی در نظر گرفته می‌شود و دوایر سبزرنگ تودرتو، خطوط میادین مغناطیسی تشکیل شده را نشان می‌دهند که جهت میدان مغناطیسی به طور قراردادی طبق قانون دست راست از قطب N به S است ، يعنی جهت مخروط‌های آبی‌رنگ. در سمت راست تصویر فوق به‌خاطر درک بهتر موضوع، خطوط میدان مغناطیسی را از کمان به پاره‌خط تغییر داده‌ایم برای اینکه همواره در میادین مغناطیسی جهت میدان مشخص است؛ ولی تجسم قطبین مغناطیسی کمی دشوار است، لازم است مقداری از میدان برش داده شود، و اصولاً در تمامی میادین، سمت و جهت‌گیری میدان مهم است و قطبین صرفاً جهت درک ابتدا و انتهای میدان مطرح می‌شوند که در میادین بسته مسئله قطبین نیز منتفی می‌شود، به‌هرحال چون جهت این خطوط مغناطیسی مخالف یکدیگر است در نتیجه قطبین مغناطیسی مخالف در جوار یکدیگر قرار گرفته و آنها یکدیگر را جذب و در نتیجه سیم‌ها همدیگر را می‌ربایند هرچند که امتداد خطوط مغناطیسی رودرروی یکدیگر قرار گرفته است و چنین پدیده‌ای دور از انتظار است؛ ولی آزمون آن را ثابت کرده است، پس برای دو الکترون در حال دوران که میادین الکتریکی آنها به‌صورت دایره‌وار پیرامون آنها شکل‌گرفته و میادین مغناطیسی در آنها تشکیل شده است نیز همین پدیده پیش‌بینی می‌شود:

دو کره زردرنگ در تصویر فوق، دو الکترون در حال دوران را نشان می‌دهد که اگر از بالا به آنها بنگریم، الکترون شماره یک در جهت موافق عقربه‌های ساعت در حال دوران بوده؛ ولی الکترون شماره دو در حال دوران مخالف جهت عقربه‌های ساعت است. دوایر قرمزرنگ تودرتو، خطوط میادین الکتریکی تشکیل شده را نشان می‌دهند که جهت میادین الکتریکی به‌وسیله مخروط‌های قرمزرنگ مشخص شده است. البته لازم به توضیح است که فقط یک‌لایه از میادین الکتریکی پیرامون الکترون‌ها رسم شده است. باتوجه‌به اینکه جهت خطوط میادین الکتریکی دو الکترون هم سو با یکدیگر است مسلماً میادین مغناطیسی یکدیگر را جذب و هم چنین دو الکترون یکدیگر را خواهند ربود؛ ولی چون مقداری از نیروی الکتریکی الکترون در خارج از دوایر رسم شده موجود است دو الکترون کاملاً به هم نخواهند چسبید؛ بلکه تعادلی مابین جاذبه مغناطیسی و دافعه الکتریکی برقرار می‌شود که الکترون‌ها را همانند یک پیوند شیمیایی کووالانسی در کنار یکدیگر نگه می‌دارد که به شیمی کوانتومی مربوط می‌شود. برای درک بهتر موضوع شکل زیرا را به بینید.

در حقیقت دو الکترون در نزد هم قرار می‌گیرند و یک زوج ماده - ماده را تشکیل می‌دهند و میدان الکتریکی پیرامون الکترون در فاصله کوتاه می‌بایست به‌صورت دایره‌ای و بسته باشد که در غیر این صورت میادین مغناطیسی پدیدار نخواهند شد و دو الکترون نمی‌توانند یکدیگر را در یک اوربیتال تحمل کنند. صرف‌نظر از تعریف اسپین در فیزیک کوانتومی در واقع الکترون‌ها به‌راحتی با یک چرخش ۱۸۰ درجه‌ای، اصطلاحاً اسپینشان را در دید ناظر معکوس می‌کنند، و در حالت فوق چنین تصور می‌شود که دو الکترون نسبت به یکدیگر قفل می‌شوند و جداشدن آنها به این راحتی‌ها نخواهد بود و آنچه که باعث زوجیت در آنها می‌شود همجنس بودن یا هم‌بار بودن آنها نیست؛ بلکه این نیروی مغناطیسی قوی مابین دو قطب غیر هم‌نام باعث پیوند و زوجیت آنها می‌شود که این پدیده در پروتون‌های داخل هسته و پیوندهای شیمیایی مابین اتم‌ها در مولکول‌های گاز هیدروژن و اکسیژن و ... بسیار مشهود است که ازاین‌رو نظریه نیروی قوی هسته‌ای و نظریات مربوط به پیوندهای شیمیایی را می‌توانیم به‌گونه‌ای دیگر توجیه نماییم که در آینده در مورد آنها بحث خواهد شد.

وارونگی میادین الکتریکی الکترون‌ها و پدیده زوج الکترون - پوزیترون

وارونگی میدان الکتریکی در یک الکترون زمانی روی می‌دهد که یک شوک قوی الکترومغناطیسی توسط پرتو پرانرژی گاما به الکترون وارد شود، در این حالت بخصوص، الکترونی که تحت‌تأثیر تابش اشعه گاما قرار می‌گیرد به علت شارژ ناگهانی و شدید الکترومغناطیسی قوی از جانب گاما، میدان الکتریکی پیرامونش وارونه شده و به پوزیترون تبدیل می‌شود. همان‌طور که از شکل زیر بر می‌آید امتداد خطوط الکتریکی در پوزیترون همانند پروتون از داخل به خارج شده است. بعدها نشان خواهیم داد که سرعت‌های زیاد و تصادم الکترون‌ها می‌توانند باعث تبدیل الکترون به پوزیترون شود. حتی کنش‌های هسته‌ای همچون واپاشی و ...

تابش گاما چیست؟

همان‌طور که می‌دانیم اشعه گاما از نوع امواج الکترومغناطیس است، البته با فرکانس بسیار زیاد. طبق تعاریف فعلی موج الکترومغناطیس نوسان سینوسی یک میدان الکتریکی است که یک میدان مغناطیسی مشابه نیز در راستای عمود بر آن پدیدار می‌شود. صرف‌نظر از اینکه در فیزیک کوانتوم تابش گاما یک بسته حامل انرژی یا جرم است. به شکل (نمودار) زیر توجه نمایید :

صرف‌نظر از اینکه در مکانیک کوانتومی انرژی الکترومغناطیسی، کوانتومی است و فوتون ذرهٔ حامل این انرژی است، همان‌طور که می‌دانیم از دیدگاه فیزیک کلاسیک انرژی موج گاما در 0 ، 2π ، π برابر صفر است ، يعنی دوره تناوب a 0±kπ. اگر در این دوره تناوب، اشعه گاما با زوج الکترون - الکترون ملاقاتی داشته باشد هیچ اتفاقی روی نمی‌دهد . ولی همان‌طور که می‌دانیم انرژی موج گاما در π/2 و 3π/2 ماکزیمم است يعنی دوره تناوب a π/2±kπ . اگر در این دوره تناوب، اشعه گاما با زوج الکترون - الکترون ملاقاتی داشته باشد، بسته به فاز موج گاما که منفی باشد یا مثبت، انرژی موج در یکی از الکترون‌ها بسته به وضعیت قطبین مغناطیسی آن الکترون، تخلیه شده و تابش گاما مستهلک می‌شود، یعنی تابش گاما و الکترون هدف می‌بایست غیرهم‌فاز باشند (قطبین مغناطیسی غیر هم‌نام رودررو قرار گیرند) تا انرژی انتقال یا شارژ شود. در این وضعیت انرژی دریافتی باعث تشدید میدان الکتریکی و مغناطیسی (الکترومغناطیسی) در یکی از الکترون‌ها می‌شود که مسلماً مقداری از آن توسط میدان مغناطیسی مشترک پیوند به الکترون مجاور شارژ می‌شود، ولی عمده انرژی گاما در الکترون اول باعث وارونگی میدان الکتریکی آن خواهد شد. چنین به نظر می‌رسد که علت این وارونگی میدان، بیشتر به ساختار ذرات مربوط می‌شود. در این حالت چون جهت میدان الکتریکی در پوزیترون وارونه شده است بدون اینکه اسپین و سایر ویژگی های آن تغییری کرده باشد، الکترون - پوزیترون همدیگر را به‌شدت می‌رانند و پیوند قبلی زوج الکترون - الکترون گسسته می‌شود و علت این رانش قرارگرفتن قطبین مغناطیسی هم‌نام در جوار یکدیگر است، برای اینکه با وارونه شدن میدان الکتریکی در یک الکترون، قطبین مغناطیسی آن هم معکوس خواهد شد، الکترون - پوزیترون از هم جدا شده و در آشکارساز مشخص می‌شوند. در مقالات بعدی توضیح خواهیم داد که انرژی و اطلاعات مابین یک زوج ذره از طریق میدان واحد کوانتومی انتقال می‌یابد که سرعت انتقال این انرژی و اطلاعات بلادرنگ و مافوق‌سرعت نور است. چون این پدیده شگفت‌انگیز مابین زوج ذرات در آزمون‌های فیزیکی واقعاً مشاهد شده است (پدیده گره‌خوردگی، درهم‌تنیدگی کوانتومی)

در شکل A اگر از بالا به دو الکترون نگاه کنیم، الکترون اول موافق ولی الکترون دوم مخالف جهت چرخش عقربه‌های ساعت می‌چرخند. در این حالت دو الکترون با هم پیوند دارند، در شکل B جهت چرخش الکترون‌ها مشابه حالت قبل است؛ ولی انرژی گاما در الکترون اول تخلیه و میدان آن وارونه شده و به پوزیترون تبدیل شده است. همان‌طور که قبلاً در مورد جریان الکتریسیته DC در دو سیم رسانای موازی گفته شد، وقتی جهت جریان در دو سیم هم سو است، سیم‌ها یکدیگر را می‌ربایند؛ ولی اگر جهت جریان را در یکی از سیم‌ها وارونه کنیم دو سیم همدیگر را می‌رانند . در این روی داد در تصویر فوق، سه بردار نیرو بر هر یک از الکترون و پوزیترون وارد می‌شود .

آشکارسازی زوج الکترون - پوزیترون

به دلیل اثرهای یونشی که ذرات باردار هنگام حرکت خود در گاز تولید می‌کنند، مسیر حرکت آنها قابل‌رؤیت است. حال اگر در این محیط یک میدان مغناطیسی اعمال شود، در این صورت پوزیترون و الکترون به دلیل داشتن بارهای الکتریکی مخالف در قوس‌های دایره‌ای و با جهت‌های مخالف منحرف می‌شوند؛ بنابراین مسیر الکترون و پوزیترون از هم تفکیک و قابل‌مشاهده خواهند بود. لازم به توضیح است که در این روش، تنها ذراتی که دارای سرعت و شتاب قابل‌توجهی هستند قابل‌شناسایی خواهند بود. در شکل فوق نیروی اشعه γ توسط بردار تقریباً افقی نشان داده می‌شود، همان‌طور که مشخص است تمام انرژی آن (γ) روی الکترون تبدیل شده به پوزیترون اعمال و سپس مقداری از انرژی آن (γ) در همان راستا از طریق پیوند به الکترون دیگر منتقل شده است. بردارهای تقریباً عمودی جمع نیروی دافعه الکترون و پوزیترون در لحظه اول و نیروی انحراف دهنده میدان مغناطیسی آشکارساز است که بردار پوزیترون بزرگ‌تر از الکترون است و این مسئله دال بر زیاد بودن انرژی جنبشی ناشی از سرعت و شتاب بیشتر پوزیترون است که بر تعداد دوران مارپیچی آن نیز افزوده است، برای اینکه هر چه‌قدر سرعت و شتاب یک‌ذره باردار (تکانه) بیشتر باشد مسلماً مسیر طولانی‌تری را خواهد پیمود؛ زیرا استهلاک انرژی جنبشی آن به علت اصطکاک با گاز درون اتاقک، بیشتر طول خواهد کشید و به‌هرحال انرژی پوزیترون از هر لحاظ، بیشتر از انرژی الکترون است و علت آن تمرکز انرژی گاما بر روی آن در لحظات ابتدای تصادم و یا القای انرژی الکترومغناطیسی است. فلش‌های داخل دایره نشان‌دهنده بردارهای دورانی الکترون و پوزیترون به علت چرخش آنها حول محور فرضی خود، عمود بر صفحه‌تصویر است که برآیند بردارهای نیروی گاما و نیروی انحراف دهنده است که باعث به‌وجودآمدن قوس‌های مارپیچی شکل می‌شود. علت بر اینکه ذرات باردار در یک میدان مغناطیسی یا الکترومغناطیسی همواره در راستای میدان یا جهت جریان الکتریکی، چرخش مارپیچی دارند. تصویر فوق بیانگر این موضوع بدیهی است که در یک بازه مشخص و ثابت از زمان، پوزیترون مسیر طولانی‌تری را نسبت به الکترون پیموده است که این نشانه سرعت و شتاب بیشتر پوزیترون نسبت به الکترون است . یعنی این عکس‌های گرفته شده و رنگ شده در اتاق تاریک ثابت می‌کند که تکانه یا اندازه حرکت پوزیترون بیشتر از الکترون است.

در حقیقت انرژی گاما می‌تواند سرعت زاویه‌ای (دوران) الکترون اول را افزایش داده و در نهایت وارونگی میدان را سبب شده باشد، یا می‌توانیم چنین فرض کنیم که در یک سیم هادی جریان الکتریسیته، جریانی وجود دارد؛ ولی از خارج سیم، القای الکترومغناطیسی قوی صورت می‌گیرد که باعث تغییر جهت لحظه‌ای میدان الکتریکی در سیم می‌شود که البته این وارونگی در میدان پوزیترون هم لحظه‌ای بوده و با برگشت میدان به حالت قبلی، انرژی ذخیره شده در پوزیترون به حالت پرتوگاما گسیل و پس داده می‌شود مگر اینکه در یک محیط ایزوله شود تا با ذرات دیگر تماس و برخوردی نداشته باشد (محصورسازی).

تصویر فوق دلیلی بر این مدعاست که پوزیترون انرژی دریافتی خود را به‌صورت فوتون گاما مسترد کرده و این تابش به نوبه خود می‌تواند زوج الکترون - پوزیترون جدیدی را باعث شود و این سؤال مطرح می‌شود که چرا اشعه گامای دریافتی مجدداً به‌صورت گاما پس داده می‌شود و فرایندهای دیگری (زنجیره‌ای و پشت‌سرهم) روی می‌دهند؟

برای اینکه قطر الکترون و پوزیترون بسیار کم است و دامنه نوسانی کمتر و فرکانس و سرعت زاویه‌ای خیلی زیادی می‌توانند داشته باشند، پس به این خاطر انرژی به‌صورت پرتوگاما (موج با فرکانس بالا) پس داده می‌شود .تا اینکه انرژی این فوتون گاما به ۵۱۱ کیلو الکترون‌ولت برسد که بعد از آن پدیده کامپتون مشهود می‌شود.

در رابطه فوق Eγ يا hvγ انرژی تابش گاما ، W انرژی بستگی زوج الکترون - الکترون به اتم یا مولکول گاز، We→p انرژی لازم برای تبدیل الکترون به پوزیترون، Te انرژی جنبشی الکترون و Tp انرژی جنبشی پوزیترون است كه همیشه انرژی جنبشی پوزیترون بیشتر از انرژی جنبشی الکترون مشاهده می‌شود. انرژی بستگی زوج الکترون - الکترون به اتم را می‌توان انرژی یونیزاسیون اتم یا همان انرژی یونش دو الکترون موجود در یک اوربیتال در نظر گرفت و در مورد مولکول گاز، مجموع انرژی یونش دو الکترون و همچنین انرژی پیوند دواتم در یک مولکول دانست. به طور مثال انرژی بستگی زوج الکترون - الکترون در یک مولکول گاز هلیم پر شده در اتاقک ابر را محاسبه می‌کنیم. همان‌طور که می‌دانیم انرژی یونش اولین الکترون اتم هلیم معادل ۵۶۷ کیلوکالری یا ۲۳۷۰ کیلوژول بر مول و انرژی پیوند موکول هلیم معادل ۳٫۸ کیلوژول بر مول است .

که انرژی بسیار کم و ناچیزی در مقابل انرژی تابش گاما با فرکانس مینیمم لازم جهت تشکیل زوج است که می‌توان از آن به‌طورکلی صرف‌نظر کرد .هرچند که در اکثر آزمون‌ها از بخار آب استفاده می‌شود که وضعیت مشابهی دارد.

در رابطه زیر که مربوط به مفاهیم پذیرفته شده فعلی می‌شود :

m0 جرم سکون الکترون یا پوزیترون است. نکته ابهام‌برانگیز در اینجاست که رابطه فوق نمی‌تواند با رابطه پایستگی تکانه فوتون و زوج الکترون - پوزیترون به‌صورت توأم برقرار باشد. ازاین‌رو تصور نموده‌اند که یک زوج الکترون - پوزیترون فقط ممکن است در مجاورت یک‌ذره سوم (هسته سنگین) که بتواند مقداری از تکانه را بپذیرد، تولید شود .که یک طرز فکر نادرست از پیش‌بینی نادرست دیراک است.

Pγ تکانه فوتون گاما ، Pe تکانه الکترون ، Pp تکانه پوزیترون ، V سرعت ، E در اینجا انرژی جنبشی ، Ee انرژی جنبشی الکترون ، Ve سرعت الکترون ، Ep انرژی جنبشی پوزیترون و Vp سرعت پوزیترون است. همان‌طور که مشخص است مجموع تکانه زوج الکترون - پوزیترون با تکانه فوتون برابر نبوده؛ بلکه تکانه فوتون همواره بیشتر است و تفاضل این دو تکانه (فوتون و زوج) با انرژی بستگی زوج الکترون - الکترون به اوربیتال و همچنین انرژی لازم جهت تبدیل الکترون به پوزیترون متناسب است که می‌توان از رابطه هم ارزی تکانه و انرژی جنبشی، معادله جدید را بر حسب تکانه زوج به دست آورد که همان‌طور که قبلاً گفته شد سرعت، انرژی جنبشی و تکانه پوزیترون بیشتر از الکترون مشاهده می‌شود .

طبق نظریات فعلی مینیمم مقدار انرژی لازم جهت تولید زوج تقریباً 1.02Mev (جرم دو الکترون) است که مازاد آن به‌صورت انرژی جنبشی زوج تبدیل و رویت می‌شود. باتوجه‌به معادله پلانک ( E=hf ) انرژی فوتون گاما با فرکانس 22^10 هرتز برابر ۱۱-^6.626 ژول یعنی 8^4.1361 الکترون‌ولت یا ۴۱۳ مگا الکترون‌ولت است. یعنی این فوتون با تعاریف فعلی فیزیک کوانتوم می‌تواند یک زوج ذره - پادذره با جرم هرکدام ۲۰۶٫۸ Mev بیافریند البته ذرات بدون تکانه خواهند بود و از طرفی این آزمون باانرژی 25.6Mev نیز در مجاورت الکترون‌های هسته انجام شده؛ ولی همان زوج الکترون - پوزیترون حاصل شده است و اینک این سؤال مهم مطرح می‌شود که چرا زوج ذرات - پادذرات با جرم بیشتر از الکترون یا پوزیترون در این آزمون خلق نشده و نمی‌شوند و آیا ما ذراتی با این جرم نداریم. یعنی ذراتی با جرم چند الی ۴۰۵ برابر جرم الکترون یا پوزیترون که اگر چنین ذراتی وجود داشته باشند و شناسایی شوند، نظریه فعلی در مورد زوج الکترون - پوزیترون خودبه‌خود منتفی است و اینکه چرا با این انرژی ماکزیمم گاما، ذرات جدید با جرم بیشتر از الکترون - پوزیترون آفریده و پدیدار نمی‌شوند؟ وقتی الکترون و پوزیترونی وجود خارجی ندارد و اصلاً در کار نیستند و قرار است تابش گاما ذره - پادذره بیافریند، چرا الکترون و پوزیترون را اجباراً ترجیح می‌دهد و برمی‌گزیند؟ درحالی‌که این فوتون قادر است و آزاد و مختار است ذرات پرجرم‌تر از الکترون و یا پوزیترون را بیافریند و اصولاً مانعی در سر راه آن وجود ندارد !

میون (Muon)، ذره بنیادی با جرم ۲۰۷ برابر جرم الکترون، به شکل باردار مثبت و منفی وجود دارد و فعلاً نامزد مناسبی برای این امر است که هرگز توسط فوتون گاما خلق نشده است.

سرنوشت زوج الکترون - پوزیترون

بعد از تبدیل زوج الکترون - الکترون به زوج الکترون - پوزیترون و بعد از انحراف آنها توسط انحراف دهنده مغناطیسی در آشکارساز، با گذشت زمان انرژی جنبشی الکترون - پوزیترون به علت اصطکاک با گاز درون اتاقک ابر مستهلک شده، وارونگی میدان پوزیترون نیز برطرف می‌شود و مجدداً به الکترون تبدیل خواهد شد و هر دو به‌صورت بار ساکن الکتریکی در محفظه گاز آشکارساز شناور می‌شوند و چون سرعت و شتاب خود را ازدست‌داده‌اند، نه دیگر آشکار می‌شوند و نه انحراف پیدا می‌کنند و محققان را با هزاران سؤال بی‌پاسخ رها می‌کنند؛ یعنی عکس زیر :

http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2002/Bubblech/weigh.html

و چاره‌ای نیست جز پناه‌بردن به حدس و گمان و دانسته‌های قبلی. حال اگر انحرافی توسط انحراف دهند اعمال نشود بعد از تبدیل زوج الکترون - الکترون به زوج الکترون - پوزیترون، ۹ مرحله از حالات این دو ذره را می‌توانیم پیشگویی کنیم:

1 - زوج الکترون - الکترون با پیوندی در کنار هم و در اوربیتال یک مولکول گاز حضور دارند.

2 - انرژی فوتون گاما به یکی از الکترون‌ها القا و الکترون دچار وارونگی میدان شده و به پوزیترون تبدیل می‌شود.

3 - قطبین مغناطیسی پوزیترون معکوس الکترون قبلی شده و در نتیجه قطبین هم‌نام مغناطیسی الکترون - پوزیترون رودررو و در کنار هم قرار گرفته و پیوند گسسته شده و زوج الکترون - پوزیترون از هم فاصله می‌گیرند و هر دو از اوربیتال به بیرون پرتاب می‌شوند.

4 - زوج الکترون - پوزیترون هرکدام مخالف یکدیگر ۹۰ درجه چرخش انجام می‌دهند.

5 - زوج الکترون - پوزیترون همدیگر را جذب و پیوند تازه‌ای برقرار می‌کنند که در این حالت مقداری از انرژی دریافتی، پس داده می‌شود.

6 - وارونگی پوزیترون برطرف شده و به الکترون تبدیل می‌شود .

7 - زوج الکترون - الکترون همدیگر را می‌رانند، در این حالت مجدداً مقداری از انرژی دریافتی، پس داده می‌شود.

8 - زوج الکترون - الکترون مجدداً هرکدام مخالف یکدیگر ۹۰ درجه چرخش انجام می‌دهند.

9 - زوج الکترون - الکترون همدیگر را جذب و مجدداً پیوند برقرار می‌کنند که در این حالت نیز مقداری از انرژی دریافتی، پس داده می‌شود. یا ممکن است هرکدام به‌صورت بار ساکن درآمده و درون محفظه گاز شناور شوند.

در تمامی حالات فوق، الکترون و پوزیترون را آهن‌رباهایی در نظر گرفته‌ایم که رنگ آبی بیانگر قطب S و رنگ قرمز بیانگر قطب N مغناطیسی است .

چنین پیش‌بینی می‌شود که در نهایت انرژی جنبشی دو ذره مستهلک شده و غیرقابل‌رویت در آشکارساز شوند و هر دو همانند یک‌بار الکتریکی در گاز شناور می‌شوند و چنین به نظر می‌رسد که در هم ادغام و یکدیگر را نابود کرده‌اند که در واقع این‌چنین نمی‌باشد .

برای درک بهتر موضوع آزمایشی را توصیه می‌کنیم، دو عدد آهن‌ربای میله‌ای را به صورتی که قطب‌های همنام رودررو (به‌صورت متقابل) قرار گرفته و نسبت به یکدیگر دافعه دارند را نزدیک یکدیگر نموده و با فشار به هم بچسبانید، البته به صورتی که هر دو آهن‌ربا از وسط مابین دو انگشت شما قرار گرفته‌اند و یکی در پایین به‌طرف زمین و دیگری در بالا به‌طرف آسمان باشد (روی‌هم باشند)، کم‌کم فشار را کم کنید و مشاهده کنید که آهن‌رباها نه‌تنها همدیگر را دفع می‌کنند؛ بلکه هر دو آهن‌ربا در مجموع ۱۸۰ درجه می‌چرخند و هر دو به هم قفل می‌شوند؛ یعنی قطب‌های غیر همنام متقابل یکدیگر قرار می‌گیرند البته هرکدام که اصطکاک کمتری با انگشتان داشته باشد بیشتر خواهد چرخید. حال هرچه قدر می‌خواهید قبل از آزمایش امتداد آهن‌رباها را در یک راستا قرار داده و متقابل کنید برای این کار از سطح میز استفاده کنید و بعداً فشار را کم کنید. برای آزمون بهتر است از آهن‌رباهایی که در آزمایشگاه مدارس استفاده می‌شود و در بازار هم موجود است استفاده کنید. این آهن‌رباها به شکل مکعب‌مستطیل بوده و روی‌هم سر نمی‌خورند. در واقع همان‌طور که می‌دانیم میدان مغناطیسی دوقطبی است و جهت خطوط میدان مغناطیسی را از طرف قطب N به S فرض می‌کنیم ، اگر شما یک قطب‌نما را در امتداد یک آهن‌ربای الکتریکی قرار دهید قطب N قطب‌نما به‌طرف قطب S آهن‌ربای الکتریکی انحراف پیدا كرده و هر دو در یک راستا قرار می‌گیرند. حال اگر جهت جریان الکتریکی را عوض کنید جهت میدان مغناطیسی نیز عوض شده و در نتیجه عقربه قطب‌نما ۱۸۰ درجه دوران پیدا می‌کند و علت این است که آهن‌رباها همواره تمایل دارند به‌گونه‌ای نسبت به هم چرخش انجام دهند که خطوط مغناطیسی آنها تشکیل یک مغناطیس واحد را بدهد؛ یعنی امتداد خطوط مغناطیسی از قطب N آهن‌ربای اول خارج و وارد قطب S آهن‌ربای دوم شده و بعد از گذر از درون آهن‌ربای دوم مجدداً از قطب N آن خارج و وارد قطب S آهن‌ربای اول شود و خطوط مغناطیسی دو آهن‌ربا مسیری دایره‌ای و بسته را تشکیل دهند، اصولاً جذب یا دفع قطبین مغناطیسی مطرح نیست؛ بلکه اتحاد خطوط میادین مغناطیسی مطرح است و امتداد این خطوط بر هم اثر کرده و باعث دوران آهن‌رباها می‌شود. برای دیدن این رفتار آنها انیمیشن‌های زیر را ببینید:

1- چرخش و جذب دو آهنربا در فضا:
http://ki2100.com/AVI/stern_gerlach/1-1.wmv

2- دفع و چرخش سپس جذب و چرخش دو آهنربا در فضا :
http://ki2100.com/AVI/stern_gerlach/1-2.wmv

http://teachers.web.cern.ch/teachers/archiv/HST2002/Bubblech/mbitu/electron-positron.htm

دلیل دیگر برای اثبات این موضوع که تابش گاما با زوج الکترون - الکترون اوربیتال بر همکنش می‌کند و می‌تواند انرژی خود را منتقل کند اینکه این تابش در این آزمون در اتاقک ابر با الکترون منفرد نیز واکنش انجام می‌دهد و این الکترون با گرفتن انرژی جنبشی از گامای کم‌انرژی ۵۱۱ کیلو الکترون‌ولت به‌صورت منفرد و تک مارپیچی مشاهده می‌شود (الکترون کامپتون) و این موضوع که تابش گاما با هسته تصادم داشته و ... بی‌مفهوم و غیرقابل‌پذیرش است؛ چون پدیده کامپتون نشان می‌دهد و ثابت می‌کند که تصادم اصلی و واقعی مابین فوتون گاما و الکترون‌های مدار اتمی است.

اثر کامپتون یا پراکندگی کامپتون، یک پدیده در فیزیک است. در پدیده کامپتون پرتو ایکس در اثر اندرکنش با ماده انرژی خود را ازدست‌داده و ازاین‌رو طول‌موجش افزایش می‌یابد. به‌عبارت‌دیگر، پراکندگی کامپتون، پراکندگی ناکشسان یک فوتون توسط یک‌ذره باردار و معمولاً الکترون است و باعث کاهش انرژی (افزایش طول‌موج) فوتون (که ممکن است یک پرتو ایکس یا پرتوگاما باشد) می‌شود که به اثر کامپتون مشهور است. بخشی از انرژی فوتون به الکترون پس زده‌شده منتقل می‌شود. پراکندگی معکوس کامپتون نیز وجود دارد که در آن ذره باردار بخشی از انرژی‌اش را به یک فوتون می‌دهد. یک فوتون γ با طول‌موج λ با یک الکترون e در یک اتم (تراز یا اوربیتال) برخورد می‌نماید. این برخورد موجب ایجاد فوتون جدیدی γ ′ با طول‌موج λ ′ با زاویه θ ، نسبت به راستای برخورد فوتون، می‌گردد.

آیا ماده - پادماده همدیگر را نابود می‌کنند؟

جواب سؤال فوق به سه دلیل منفی است

1 - درون محفظه آشکارساز، گاز وجود دارد و همان‌طور که می‌دانیم الکترون‌ها در بیرون هسته اتم یا مولکول گازها حضور دارند و پوزیترون در حال شتاب با آنها تماس و برخورد دارد و به همین دلیل مسیر آن در آشکارساز دیده می‌شود! (باریکه درخشان) ولی هیچ انهدامی صورت نمی‌گیرد و پوزیترون به حرکت خود ادامه می‌دهد تا انرژی‌اش مستهلک شود و از حرکت باز ایستد.

2 - به انیمیشن زیر توجه نمایید:

یک پادپروتون (پروتون با بار منفی) با سرعت به هسته اتم هیدروژن شلیک می‌شود، ولی با کمال تعجب مشاهده می‌شود که علی‌رغم اغتشاش در اوربیتال هیدروژن، تصادمی مابین پروتون - پادپروتون به وجود نمی‌آید. این شبیه‌سازی در حالی صورت می‌گیرد که پادپروتون از کنار پروتون رد شده و علی‌رغم داشتن بار الکتریکی مخالف، دو ذره نسبت به هم بی‌تفاوت هستند و دلیل آن سرعت زیاد پادپروتون است. جهت اینکه تصادمی مابین ماده - پادماده برقرار شود، باید سرعت‌کاهش یافته تا قطبین مخالف مغناطیسی مجالی برای جذب و تشکیل پیوند داشته باشند و درست است که با برخورد این ذرات انرژی تولید می‌شود؛ ولی این انرژی همان انرژی است که صرف تبدیل ماده به پادماده شده است، اگر تصادم در انرژی و سرعت بالا صورت گیرد به‌احتمال زیاد ذرات همدیگر را خرد و متلاشی کرده و به ذرات کوچک‌تر تبدیل می‌شوند؛ مثلاً کوارک‌ها و بوزون‌ها. ذرات پادماده بعد از تبدیل‌شدن به ماده، به ذرات هم جنس خود از نوع ماده ملحق شده و چنین به نظر می‌رسد که همدیگر را نابود کرده‌اند و این در حالی است که قابلیت آشکارشدن را ندارند، برای اینکه عمر پادماده بسیار کوتاه است و می‌تواند سریعاً به ماده تبدیل شود.

3 - پروتون و الکترون غیر هم‌بار هستند و می‌توانیم آنها را به‌گونه‌ای پاد و ضد هم قلمداد کنیم و اگر به حد کافی انرژی نداشته باشند تا اتم هیدروژن را تشکیل دهند، در هم ادغام و به نوترون تبدیل می‌شوند، البته به همراه تابش مقادیری از انرژی. ماده و پادماده آزمایشگاهی هم این‌گونه‌اند. اگر فرض کنیم وارونگی پاد ذرات برطرف نشود در نهایت ماده - پادماده‌ای که ما می‌شناسیم در هم ادغام و ذرات جدید را پدیدار می‌کنند و درهرحال نابودی در کار نمی‌باشد؛ بلکه همواره تبدیلاتی از ذرات روی می‌دهد. با برسی دقیق یک میدان الکترومغناطیسی به این نتیجه کلی می‌رسیم که در حقیقت چیزی به نام بار الکتریکی یا قطب مغناطیسی وجود ندارد؛ بلکه وجود میادین الکتریکی و مغناطیسی جهت‌دار مشهود و قابل‌درک است و یقیناً این میادین برای خود شدت، جهت و سمت‌وسو دارند که بار الکتریکی و قطب مغناطیسی صرفاً قراردادهایی هستند برای شناسایی و شناخت جهت میادین. فلذا این موضوع که فوتون فاقد بار الکتریکی است و یا بار آن خنثی است و می‌بایست مجموع بارهای دو ذره آفریده شدن از آن خنثی و صفر باشد، منطقی به نظر نمی‌رسد. به طور مثال هرچند که اتم هیدروژن خنثی به نظر می‌رسد؛ ولی بار الکتریکی در آن محدود شده و وجود دارد و دلیل آن اینکه با جداشدن الکترون و پروتون از هم، بارهای الکتریکی مجدداً آشکار می‌شوند و همچنین است در مورد نوترون.

4 - طبق مفاهیم فعلی در مورد ناپایداری پوزیترون:

پس از زمان کوتاهی از تشکیل آن، هر پوزیترون با یک الکترون محیط ترکیب می‌شود و به دو کوانتوم نور تبدیل می‌شود. تشکیل جفت‌های الکترون و پوزیترون از کوانتوم‌ها و ترکیب الکترون‌ها با پوزیترون‌ها که به تشکیل دو کوانتوم منجر می‌شود، اساساً فرایند جدیدی است که در آن، تبدیل متقابل تابش میدان الکترومغناطیسی (فوتون‌های گاما) و ذرات ماده الکترون و پوزیترون صورت می‌گیرد.

ولی چنین به نظر می‌رسد که با ترکیب الکترون و پوزیترون می‌بایست جرم و انرژی هر دو زوج با هم جمع و متحد شده و تابش با کوانتوم واحدی انجام پذیرد که در عمل دو تابش با دو کوانتوم انرژی خواهیم داشت که مربوط به تشکیل زوج پیوندی دو ذره در اوربیتال است که هر تابش مربوط به یک‌ذره خواهد بود و چون این دو ذره انرژی خود را از دست می‌دهند و با مقیدشدن به هسته، آشکار نمی‌شوند چنین خواهیم پنداشت که همدیگر را نابود کرده‌اند. درحالی‌که در مداراتم بوده و الکترون دیگر مدار به بیرون رانده می‌شود. چون هر اوربیتال توان پذیرش دو الکترون را خواهد داشت و الکترون سوم مجبور به خروج است که آشکار هم می‌شود. یعنی در تصادم پوزیترون - الکترون، پوزیترون مقداری از انرژی خود را به الکترون منتقل می‌کند و زمانی که انرژی هر دو مساوی شد این انرژی مازاد را به‌صورت هم‌زمان دفع می‌کنند که زاویه ۱۸۰ درجه‌ای هم دارد.

تصوير را با اندازه واقعي ببينيد

و اما موضوع بسیار جالب این است که:

ما برای تولید زوج الکترون - پوزیترون چند متغیر اساسی داریم :

1 - زاویه تابش گاما

2 - فاز موج گاما در زمان دوره تناوب و هنگام ملاقات با زوج الکترون - الکترون

3 - انرژی گاما در زمان دوره تناوب و هنگام ملاقات با زوج الکترون - الکترون

4 - موقعیت زوج در فضا

5 - انرژی بستگی زوج الکترون - الکترون به تراز که با تغییر لایه و یا زیرلایه تغییر خواهد کرد.

6 - و ...

آن‌گونه که از شکل فوق بر می‌آید مسیر تابش گاما متغیر است، برای اینکه تصادم زوج ماده - پادماده خودش تابش گاما تولید می‌کنند که ممکن است زاویه تابش آن با زاویه گامای دریافتی متفاوت باشد. اندازه انحراف و همچنین اندازه قوس‌ها نیز متغیر است که بستگی به انرژی و فاز گاما در زمان دوره تناوب و هنگام ملاقات با زوج دارد. مسیر انحراف الکترون‌ها - پوزیترون‌ها متفاوت است و متغیرهای تصادفی دیگر .

اصل عدم‌قطعیت عنوان می‌کند "هیچگاه ما نمی‌توانیم هم‌زمان مکان و سرعت (تندی و جهت حرکت) یک‌ذره را بادقت بدانیم" برای اینکه موج الکترومغناطیس می‌تواند حامل یا نوسان دهنده ذرات باشد؛ ولی خودش ماهیت ذره‌ای ندارد و ممکن است حرکت، نوسان و مکان ذرات با موج الکترومغناطیس هماهنگی نداشته باشند و یا اینکه تحت‌تأثیر چندین موج الکترومغناطیس در محیط قرار گیرند، در حقیقت ماهیت نور از امواج الکترومغناطیس بوده و می‌توانیم فعلاً آن را موجی در نظر بگیریم نه ذره‌ای و این نظریه که فوتون می‌تواند به ماده و پادماده تبدیل شود درست به نظر نمی‌رسد؛ زیرا این استنباط به‌نوعی خطا در دید و اندیشه است و واقعیت این است که انرژی و نیروی الکترومغناطیس می‌تواند ماده را به پادماده تبدیل کند که نوعی ابر پلاسما است و از طرف دیگر پاد ذرات از برخورد شدید ذرات با هم به وجود می‌آیند و این وظیفه به عهده شتاب‌دهنده‌ها است. در واقع پاد ذرات همواره از ذرات تولید می‌شوند و ما نمی‌توانیم ابتدابه‌ساکن از هیچ‌چیز که جسم مادی ندارد، پاد ذره تولید کنیم و این موضوع بسیار مهم است که ضربه برخورد ذرات شتاب‌دار می‌تواند وارونگی میادین را حاصل شود که این پدیده در برخورد شهاب‌سنگ‌ها با سیارات می‌تواند رخ دهد و انرژی جنبشی آنها را به انفجارهای شدید الکترومغناطیسی تبدیل کند که بیشتر به‌صورت تابش گاما خواهد بود.

اما اصولی که باید در این پدیده محفوظ بمانند تا فرایند انجام گیرد عبارت است از:

1- بقای انرژی نسبیتی کل، تعریف جدید آن این است: انرژی که صرف جداکردن دو الکترون از هم و تبدیل یکی از آنها به پوزیترون می‌شود، بعداً توسط الکترون و پوزیترون پس داده می‌شود، یعنی ما نمی‌توانیم با این پدیده فیزیکی انرژی تولید کنیم و به بیان دیگر نیروگاه هسته‌ای ایجاد کنیم، در واقع انرژی داده شده به فرایند معادل انرژی پس گرفته شده است .

2- چنین فرایندی با حضور یک هسته سنگین امکان‌پذیر است و تعریف جدید آن این است که: هسته‌های سنگین اوربیتال‌های (زوج الکترون - الکترون‌های) بیشتری داشته و چگالی زوج الکترون - الکترون‌ها در فضای اتمی آنها بیشتر از هسته‌های سبک‌تر است و به این جهت احتمال اینکه پرتوهای گاما زوج الکترونی را یافته و انرژی خود را در یکی از زوجین تخلیه کنند بیشتر است، و دلیل این موضوع این است که چون الکترون‌ها در لایه خارجی اتم هستند پس زودتر از ذرات دیگر شکار پرتوهای گاما می‌شوند و بهتر است بگوییم که نمی‌توانیم انرژی را به ذرات ماده و پادماده تبدیل کنیم.

وجود پادذره‌ای برای هر ذره که دارای همان جرم باشد یک اصل بدیهی در فیزیک است برای اینکه بدون تغییر در جهت دوران ذرات از دید ناظر یا همان اسپین، می‌توان جهت میدان آنها را وارونه کرد. تولید انرژی از طریق تبدیل ماده به پادماده و ادغام مجدد آنها بازدهی نداشته و توجیه اقتصادی هم ندارد برای اینکه انرژی لازم برای تبدیل ماده به پادماده برابر انرژی دریافتی از فرایند است و مقدار زیادی انرژی در این سیستم جهت شتاب دادن ذرات تلف می‌شود. احتمال بسیار زیادی وجود دارد که اگر زوج ماده - پادماده به زوج ماده - ماده تبدیل نشوند، زوج ماده - پادماده به دخان (ماده سوخته با تعاریف جدید) تبدیل شده و موج گرانشی پدیدار شود که به‌مرورزمان باعث تخریب و خوردگی محل تصادم ذرات در تجهیزات شتاب شود ( مراجعه شود به واكنش هسته‌اي از نوع چهارم ) حتی ممکن است میکرو سیاه‌چاله‌های ( اجرام نوترونی كوچک ) پدیدار شوند که بسیار دردسرساز نیز باشند . تولید پوزیترون و پادپروتون و در کنار قراردادن آنها گرچه باعث به‌وجودآمدن پادهیدروژن می‌شود؛ ولی این پادهیدروژن در جاذبه سیاره زمین عمر چندانی ندارد، پادماده دائمی با ساختار اصلی خود در دنیای خود قادر به بقا است؛ یعنی اجرام سماوی درست شده از پادماده که شرایط خود را دارند . ذرات همنام و هم‌بار در طبیعت بیشتر به‌صورت زوج یافت می‌شوند و علت آن تشکیل میادین الکتریکی دایره‌وار پیرامون آنهاست و به دنبال آن تشکیل میادین مغناطیسی که این زوجیت مربوط به اختلاف قطبین مغناطیسی می‌شود نه همجنسی ذرات . تحت شرایطی دو الکترون می‌توانند میادین الکتریکی همدیگر را خارج از دوایر ایجاد شده خنثی و از نظر بار الکتریکی صفر به نظر برسند و ماهیت الکتریکی آنها آشکار نشود .

فیزیک‌دانان بر این باور هستند که " پادماده در واقع تصویر آینه‌ای ماده است و تمام دنیای امروز ما فقط از ذرات مادی تشکیل شده است. همان گونه که ما و تصویرمان در آینه کاملاً یکسان هستیم فقط با این تفاوت که جای چپ و راست عوض شده است، یک ذره و پادذره‌اش هم یکسان هستند به‌استثنای اینکه بار الکتریکی مخالف همدیگر دارند " كه نظریه‌ای کاملاً درست است، ولی بعضی‌ها بر این باورند که ماده و پادماده از خلأ و توسط فوتون بیرون می‌جهند، و هسته‌های سنگین و به دنبال آن اجرام سماوی پرجرم دریچه‌ای جهت ورود به دنیای دیگری هستند که اگر با سرعت نور به آنها نزدیک شویم (سرعت انتقال طولی فوتون) پا به جهان دیگری خواهیم گذاشت که در کل اندیشه‌ای نادرست و انتزاعی است که از استدلال‌های غلط به دست می‌آید، برای اینکه آنها چنین می‌پندارند که فوتون در آزمایشگاه در جوار هسته‌های سنگین تبدیل به ماده و پادماده می‌شود، ولی همان‌طور که می‌دانیم پادماده از وارونه کردن میدان ماده به وجود می‌آید، و اینکه با سرعت نور نزدیک‌شدن به یک سیاه‌چاله نه‌تنها ما را به دنیای دیگری انتقال نمی‌دهد بلکه شاید برای همیشه راه برگشتی برای دنیای خود نداشته باشیم و در نهایت قربانی میدان گرانش خردکننده سیاه‌چاله شویم که در آرزوی شرکت اسپیس ایکس است. یعنی در نهایت تمامی امکانات و ابزارهای این شرکت سفری بدون بازگشت در کیهان خواهند داشت که نه‌تنها موفق به گذر به دنیاهای موازی نخواهند شد؛ بلکه در میدان جاذبه سیاه‌چاله‌ها تکه‌تکه و خرد خواهند شد (به فراموشی سپرده خواهند شد).

شاید علم روز ما به‌نوعی با خرافات و فانتزی آمیخته شده است .

سخن آخر اینکه ما می‌توانیم با دوران میادین الکتریکی و میادین گرانشی، بسیاری از پدیده‌های فیزیکی من‌جمله موارد زیر را توجیه نماییم !

1- تولید و انتشار امواج الکترومغناطیس توسط ذرات و عناصر

2- حالات و رفتار عجیب و دوگانه سیاه‌چاله‌ها و ستارگان نوترونی

3- چگونگی تشکیل پیوندهای شیمیایی

4- سقوط اجسام به مراکز جاذبه و سیستم چرخش شگفت‌آور ستارگان در مجموعهٔ کهکشانی

5 - توجیه ساختار اتم‌ها و ... که در آینده در مورد آنها مطالبی ارائه خواهد شد.

باتوجه‌به مطالب فوق نظریه نیروی هسته‌ای قوی و ضعیف را می‌توان به‌گونه‌ای دیگر توجیه کرد، چرا که پروتون‌ها نیز وضعیتی مشابه الکترون‌ها دارند و به‌سادگی می‌توانند زوج ماده - ماده تشکیل داده و هسته عناصر را به همراه نوترون‌ها نظم دهند، برای اینکه دوران میدان الکتریکی آنها بسیار قوی و کوتاه‌برد است و چنین استنباط می‌شود که در عالم فقط دونیروی گرانش و الکترومغناطیس قابل‌شناسایی باشد. نظریه دوران میادین الکتریکی جایگزینی مناسب برای تئوری نیروهای هسته‌ای قوی است؛ زیرا آن‌گونه که از قدرت این نیروی دوران در کهکشان‌ها مشاهده می‌شود، این نیرو می‌بایست بسیار قوی باشد .

تقریباً تمامی میادین گرانشی و الکتریکی در عالم با دوران خود محدود می‌شوند و نیروی آنها از خط مستقیم به صورت دایره و کره در می‌آید زیرا در صورت خطی بودن این نیروها، این نیروها تجمع کرده و بعد از اتحاد باعث عدم ثبات و بقای هستی می‌شدند، یعنی همان ایرادی که به قانون جهانی گرانش در مکانیک کلاسیک وارد است. این دوران برای پدیدار شدن هستی و بقای آن الزامی است.

آیا تصادم فوتون‌های گاما و ذرات آلفا فیزیک کوانتوم ما را به چالش می‌کشد؟

همان‌طور که می‌دانیم تصادم مابین فوتون‌های گاما با مولکول‌های هلیم و بخار آب در اتاقک ابر رخ‌داده و حاصل فرایند زوج ذرات الکترون - پوزیترون بوده است و اینک این سؤال مطرح می‌شود که آیا نتیجه مشابهی برای تصادم فوتون‌های گاما و ذرات آلفا (هسته اتم هلیم فاقد الکترون) به دست خواهد آمد؟

که جواب ما قبل از انجام آزمون منفی است که در این صورت دانش فعلی ما از فیزیک کوانتوم به چالشی بزرگ کشیده خواهد شد.

محمدرضا طباطبايي   14/6/86

http://www.ki2100.com

در مورد این نظریه سعی کردیم با مراکز زیر، اعم از دانشگاه یا مرکز تحقیقاتی مکاتبه نماییم تا از نظر آنها مطلع شویم و یا اینکه جهت اثبات آن از امکانات آزمایشگاهی آنها بهره‌مند شویم که متأسفانه تا به امروز نه‌تنها پاسخ سؤالات ما را نداده‌اند؛ بلکه از انجام آزمون مورد درخواست ما نیز دریغ و خودداری نموده‌اند.

متن نامه ارسالی به زبان فارسی:

" موضوع : سؤال ، پیشنهاد تحقیق و بازنگری

با سلام خدمت مخاطب محترم

                       احتراماً به استحضار عالی می‌رسانم که این مکاتبه من شامل دو بخش بسیار مهم است و امیدوارم موردتوجه خاص شما قرار گیرد.

1-  آیا تا به امروز، تصادم آزمایشگاهی مابین ذرات آلفا و گاما صورت‌گرفته است و اگر جواب مثبت است، نتیجه این آزمون چه بوده و در اثر تصادم چه ذراتی آشکار شده است.



2-  همان‌طور که می‌دانیم، طبق مفاهیم فعلی، فوتونی با انرژی زیاد (فوتون گاما) تمامی انرژی خود را در برخورد با هسته از دست می‌دهد و یک زوج الکترون - پوزیترون می‌آفریند. ولی طبق نظریه جدید و انقلابی من، انرژی فوتون گاما جذب زوج الکترون - الکترون موجود در یک اوربیتال اتم، مثلاً گاز هلیم در اتاقک ابر شده و باعث وارونگی میدان الکتریکی یکی از الکترون‌های مورد اصابت می‌شود که این وارونگی میدان، بار الکتریکی الکترون مورد هدف را از منفی به مثبت تغییر می‌دهد که این ذره جدید را پوزیترون شناسایی می‌کنیم. البته مقداری از این انرژی، توسط پیوند موجود در اوربیتال، به الکترون دیگر انتقال‌یافته و در نتیجه، هر دو ذره (الکترون - پوزیترون) با شتاب به‌طرف بیرون پرتاب و در آشکارساز شناسایی می‌شوند. در صورت علاقه کلیات و جزئیات نظریه جدیدم با فرمول‌های ریاضی و دلایل کافی به خدمتتان قابل‌ارسال است. اینک برای رد نظریه فعلی و اثبات نظریه جدید خودم، نیاز به تصادم مابین ذرات آلفا و گاما و حتی تصادم فوتون‌های گاما با سایر هسته‌های یونیزه و فاقد اوربیتال و الکترون، ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. چون به پیش‌بینی نظریه فعلی، حاصل این‌گونه تصادم‌ها، خلق زوج الکترون - پوزیترون است. ولی طبق پیشگویی نظریه من، حاصل تصادم، هرگز چنین نخواهد شد و در نتیجه نظریه فعلی، کلاً منسوخ خواهد شد و این به معنی یک دگرگونی اساسی و بزرگ در دانش فیزیک کوانتوم بشری است، چون بنا به نظریه انقلابی من، پاد ذرات از وارونگی میادین پیرامون ذرات به وجود می‌آیند. البته بسیار بعید به نظر می‌رسد که در صورت موفق‌بودن چنین آزمونی، جامعه علمی به این راحتی‌ها این نظریات جدید را به این زودی‌ها قبول کند.



                                                                                           ارادتمند شما محمدرضا طباطبایی"

و ترجمه آن به انگلیسی:

Subject: Question, Research Suggestion and Reviewing

Hello to whoever may read the letter!

I respectfully beg to inform you that my letter consists of two very important parts and I hope it will be of your particular interest.

1.      To date, has there been any laboratory collision between alpha particles and gamma rays? And if so, what was the outcome of this experiment and what particles appeared as a result of the collision?

2.      As we know, according to the current concepts, a high-energy photon (gamma photon) loses all its energy in a collision with a nucleus, creating a pair of electron-positron. But according to my new and revolutionary theory, gamma photon energy is absorbed by the pair of electron-electron present in an orbital of an atom, for example, helium gas in a cloud chamber, and causes inversion of the electric field of one of the electrons that is targeted; and this inversion of the field changes the electric charge of the targeted electron from negative to positive. We recognize this new particle as positrons. Of course, some of this energy is transferred to another electron by the bond that exists in the orbital; consequently, both of the particles (electron-positron) are forcefully thrown outward and are identified by the detector. In case you are interested, I would be glad to send you my new theory, in generalities and details, together with mathematical formulas and sufficient reasoning. Now, in order to refute the current theory and prove my new one, the need for collisions between alpha and gamma particles, and even between gamma photons and other ionized nuclei that lack orbital and electrons, is essential and inevitable. Because based on the current theory, the result of such collisions is creation of the pair of electron-positron. According to the prediction of my theory, however, the outcome of the clash is never what the current theory holds thus, it will be invalidated altogether. And that means a drastic change in human knowledge of quantum physics, because according to my revolutionary theory, anti-particles are created from the field inversion that surrounds particles. If such an experiment is successful, it seems most unlikely for the science community to agree with these novel ideas that easily.

Yours truly

Mohammadreza Tabatabaei

Date: 10/06/2013 (07:23:20 PM UTC)

To: dyhpui@umn.edu

To: jdahal@me.umn.edu

Date: 10/06/2013 (07:40:15 PM UTC)

To: cern.reception@cern.ch

To: NSTRI.AIS@aeoi.org.ir

Date: 10/06/2013 (08:22:22 PM UTC)

To: esslinger@phys.ethz.ch

To: simon.lilly@phys.ethz.ch

Date: 10/09/2013 (07:30:08 PM UTC)

To: jrp3@cornell.edu

To: bjb8@cornell.edu

Date: 06/08/2014 (02:25:10 PM UTC)

To: communicatie@rug.nl

Re:

From: communicatie@rug.nl

Date: 06/10/2014 (11:36:41 AM UTC)

Dear Sir/Madam,

Thank you for your email. Unfortunately, it is impossible for us to react on these kind of issues
The range of external purpose is simply too high. We hope for your understanding.

Kind regards,

Toos Sterkenburg-van Marwijk
Telefooncentrale/Secr.Communicatie
ma t/m do

Rijksuniversiteit Groningen

Bureau van de Universiteit
Communicatie

Oude Boteringestraat 44,9712 GL Groningen
050 363 5252/4444
www.rug.nl <http://www.rug.nl>

Date: 06/08/2014 (03:52:11 PM UTC)

To: vila2@vilauniversitaria.com

Date: 06/08/2014 (04:06:41 PM UTC)

To: michael.hagelstein@kit.edu

Cc: margit.costarelli@kit.edu

Date: 06/08/2014 (04:13:21 PM UTC)

To: arronax@cyclotron-nantes.fr

Date: 06/11/2014 (05:20:29 PM UTC)

To: info@helmholtz-berlin.de

Date: 06/11/2014 (05:32:43 PM UTC)

To: A.Chmielewski@ichtj.waw.pl

Date: 06/22/2014 (06:00:54 AM UTC)

To: cmam@uam.es

Date: 06/22/2014 (06:07:56 AM UTC)

To : massiot@cnrs-orleans.fr

Date: 06/22/2014 (06:14:00 AM UTC)

To: biblo@ichtj.waw.pl

Date: 06/22/2014 (06:20:20 AM UTC)

To: cna@us.es

Date: 06/22/2014 (06:29:09 AM UTC)

To: j.ritman@fz-juelich.de
To: h.stroeher@fz-juelich.de

Date: 06/23/2014 (06:29:35 AM UTC)

To: carine.baras@uclouvain.be
To: nancy.postiau@uclouvain.be
To: jean-marc.denis@uclouvain.be
To: marc.poelaert@uclouvain.be

Date: 06/23/2014 (06:49:04 AM UTC)

To: tolan@physik.uni-dortmund.de
To: thomas.weis@tu-dortmund.de
To: shaukat.khan@tu-dortmund.de
To: westphal@physik.uni-dortmund.de

Date: 06/23/2014 (06:59:56 AM UTC)

To: desyinfo@desy.de
To: desyinfo.zeuthen@desy.de

Date: 06/23/2014 (07:14:54 AM UTC)

To: p.michel@hzdr.de
To: p.neumann@hzdr.de

Date: 06/26/2014 (01:54:05 PM UTC)

To: klein@physik.uni-bonn.de
To: hillert@physik.uni-bonn.de

Data: 06/26/2014 (01:58:40 PM UTC)

To: mitr@mitr.p.lodz.pl

Date: 06/26/2014 (02:03:14 PM UTC)

To: michela.bassanese@elettra.eu
To: letizia.pierandrei@elettra.eu
To: useroffice@elettra.eu

Date: 06/26/2014 (02:16:16 PM UTC)

To: mitchell@esrf.fr
To: fletcher@esrf.fr
To: alice.chaumaz@esrf.fr
To: ennio.capria@esrf.fr
To: monaco@esrf.fr
To: boller@esrf.fr

Date: 06/26/2014 (02:20:38 PM UTC)

To: essbilbao@essbilbao.org

Date: 06/26/2014 (02:30:07 PM UTC)

To: accueil@ganil.fr
To: webmaster@ganil.fr

Date: 06/28/2014 (10:06:17 AM UTC)

To: info@gsi.de

Date: 06/28/2014 (10:17:27 AM UTC)

To: sekretar@hiskp.uni-bonn.de

Date: 06/28/2014 (10:23:32 AM UTC)

To: fgbu@ihep.ru

Date: 06/28/2014 (10:35:13 AM UTC)

To: Presidenza@pec.infn.it
To: Amm.ne.Centrale@pec.infn.it
To: Lab.Naz.Frascati@pec.infn.it
To: Lab.Naz.GranSasso@pec.infn.it
To: Lab.Naz.Legnaro@pec.infn.it
To: Lab.Naz.Sud@pec.infn.it
To: CNAF@pec.infn.it
To: tifpa@pec.infn.it

Date: 06/28/2014 (11:18:08 AM UTC)

To: au@au.dk
To: isa@phys.au.dk

Date: 06/28/2014 (11:33:51 AM UTC)

To: isisuo@stfc.ac.uk

Date: 06/28/2014 (11:40:04 AM UTC)

To: info@jinr.ru

Date: 06/29/2014 (01:24:32 PM UTC)

To: MLL@lmu.de

Date: 06/29/2014 (01:29:10 PM UTC)

To: eut@kph.uni-mainz.de , kreidel@kph.uni-mainz.de

Date: 06/29/2014 (01:48:08 PM UTC)

To: maxlab@maxlab.lu.se , christoph.quitmann@maxlab.lu.se, jesper.andersen@maxlab.lu.se, tomas.lundqvist@maxlab.lu.se, mikael.eriksson@maxlab.lu.se, peter.andersson@maxlab.lu.se, elisabeth.dahlstrom@maxlab.lu.se, tutti.johansson_falk@maxlab.lu.se, darren.spruce@maxlab.lu.se, magnus.berglund@maxlab.lu.se, marie.andersson@maxlab.lu.se, therese.oppliger@kansli.lth.se, johan.alexon@eken.lu.se, carolina.ingvander@maxlab.lu.se, stefan.wiklund@maxlab.lu.se, annika.nyberg@maxlab.lu.se, sverker.werin@maxlab.lu.se, lennart.isaksson@maxlab.lu.se, ralf.nyholm@maxlab.lu.se, yngve.cerenius@maxlab.lu.se, franz.hennies@maxlab.lu.se

Date: 06/29/2014 (02:18:10 PM UTC)

To: info@mpi-hd.mpg.de, SGLP@mpi-hd.mpg.de, personal@mpi-hd.mpg.de, internationaloffice@mpi-hd.mpg.de, HUR@mpi-hd.mpg.de, Materialwirtschaft@mpi-hd.mpg.de

Date: 06/29/2014 (02:28:01 PM UTC)

To: klemen.bucar@ijs.si, iztok.cadez@ijs.si, david.jezersek@ijs.si, matjaz.kavcic@ijs.si, sabina.markelj@ijs.si, primoz.pelicon@ijs.si, milos.budnar@ijs.si, alenka.razpet@ijs.si

Date: 06/29/2014 (02:35:22 PM UTC)

To: gerhard.ulm@ptb.de , christine.hertzch@ptb.de

Date: 06/30/2014 (11:39:49 AM UTC)

To: webmaster@msl.se

Date: 06/30/2014 (11:47:22 AM UTC)

To: rubitec@ruhr-uni-bochum.de

Date: 06/30/2014 (11:59:37 AM UTC)

To: stefan.mueller@psi.ch, friso.vanderveen@psi.ch, oliver.bunk@psi.ch, jeroen.vanbokhoven@psi.ch, jens.gobrechti@psi.ch, daniela.jahns@psi.ch, charlotte.heer@psi.ch, martina.fueglister@psi.ch, edith.meisel@psi.ch, leonid.rivkin@psi.ch, lukas.stingelin@psi.ch, andreas.streun@psi.ch, andreas.luedeke@psi.ch, volker.schlott@psi.ch, stephane.sanfilippo@psi.ch, christopher.gough@psi.ch, lothar.schulz@psi.ch, detlef.vermeulen@psi.ch, stefan.staudenmann@psi.ch, albert.fuchs@psi.ch, yves.loertscher@psi.ch, elmar.zehnder@psi.ch

Date: 06/30/2014 (12:06:04 PM UTC)

To: sophie.arlot@synchrotron-soleil.fr, alice.toffin@synchrotron-soleil.fr, gaelle.vavasseur@synchrotron-soleil.fr, laila.mohammedi@synchrotron-soleil.fr, sandrine.vasseur@synchrotron-soleil.fr, deborah.iorio@synchrotron-soleil.fr, carole.payo@synchrotron-soleil.fr, sabine.podgorny@synchrotron-soleil.fr, prenom.nom@synchrotron-soleil.fr

Date: 06/30/2014 (12:23:12 PM UTC)

To: britt.hogberg@tsl.uu.se, bjorn.galnander@tsl.uu.se, Alexander.Prokofiev@tsl.uu.se, helpdesk@physics.uu.se, curt.ekstrom@tsl.uu.se, tomas.engvall@tsl.uu.se, konrad.gajewski@tsl.uu.se, torbjorn.hartman@tsl.uu.se, elin.hellbeck@tsl.uu.se, stefan.holm@tsl.uu.se, trygve.johansen@tsl.uu.se, olle.jonsson@tsl.uu.se, maria.lindberg@tsl.uu.se, david.lundgren@tsl.uu.se, mats.omarin@tsl.uu.se, elke.passoth@tsl.uu.se, tord.peterson@tsl.uu.se, lars.pettersson@tsl.uu.se, mikael.pettersson@tsl.uu.se, alexander.prokofiev@tsl.uu.se, daniel.vanrooyen@tsl.uu.se

نتیجه‌گیری کلی:

۱-     تا به امروز هیچ تصادم آزمایشگاهی مابین ذرات آلفا و گاما صورت نگرفته و هیچ قطعیت و اطمینانی به صحت نظریات فعلی در مورد تبدیل ذرات گاما به زوج الکترون - پوزیترون وجود ندارد. چنانچه این‌چنین تصادمی صورت‌گرفته بود مراکز فوق نتیجه این آزمون را گزارش می‌نمودند.

۲-    مراکز تحقیقاتی فوق هیچ تمایلی به انجام چنین آزمونی ندارند؛ چون اگر نتیجه آن منفی بوده و هیچ الکترون - پوزیترونی پدیدار نشود مشکلات زیر بروز خواهد کرد:

الف) بنابر این موضوع مهم که نظریه فعلی جز لاینفک دانش روز بشر است خیلی‌ها به امکانات آزمایشگاهی و صلاحیت فنی اشخاص در انجام آزمون شک خواهند نمود که می‌تواند اعتبار علمی مؤسسه را زیر سؤال برد.

Date: 06/08/2014 (02:25:10 PM UTC)

To: communicatie@rug.nl

Re:

From: communicatie@rug.nl

Date: 06/10/2014 (11:36:41 AM UTC)

Dear Sir/Madam,
Thank you for your email. Unfortunately, it is impossible for us to react on these kind of issues
The range of external purpose is simply too high. We hope for your understanding.
Kind regards,

Toos Sterkenburg-van Marwijk
Telefooncentrale/Secr.Communicatie
ma t/m do

Rijksuniversiteit Groningen

Bureau van de Universiteit
Communicatie

Oude Boteringestraat 44,9712 GL Groningen
050 363 5252/4444
www.rug.nl <http://www.rug.nl>

ب) همان‌طور که از پاسخ فوق مشخص است فشار و اعتراضات زیادی در مورد این‌گونه نظریات جدید و انقلابی وجود دارد؛ چون به یکباره می‌تواند دانش بشر را دست خوش تغییر، چالش و ناآرامی جدی کند که برای بسیاری‌ها مسلماً خوش‌آیند نیست و همچنین تمامی این امکانات آزمایشگاهی اختصاصی بوده و در اختیار گروه خاصی قرار گرفته و اگر این‌چنین آزمون‌هایی به فرجام رسید افتخار آن می‌بایست نصیب گروهی از خودی‌ها شود.

اما ضربه نهایی ما به این نظریه غلط فعلی و اثبات نظریه جدید خودمان:

طول‌موج نوترون حرارتی ۶۰ الی ۶۰۰۰ بار بزرگ‌تر از طول‌موج تابش گاما با مینیمم و ماکزیمم انرژی است. ولی نوترون حرارتی ۲٫۵ سانتی‌متر می‌بایست در فلز چگال اورانیوم با جرم حجمی ۱۹٫۱ گرم بر سانتی‌متر مکعب نفوذ کند تا با یک هسته با عدد جرمی ۲۳۵ برخورد کند، که این عمق برای فوتون گاما ۱۵۰ الی ۱۵۰۰۰ سانتی‌متر می‌شود؛ ولی هرگز تصادمی مابین فوتون گاما و هسته اورانیوم صورت نمی‌گیرد؛ چون انرژی فوتون گاما به علت کنش با ابر الکترونی فلز مستهلک و تبدیل به حرارت مادون‌قرمز می‌شود و شاید پدیده فوتوالکتریک، کامپتون و ... جرم حجمی هوا یا هلیم یا بخار آب اشباع شده در اتاقک ابر نسبت به جرم حجمی اورانیوم بسیار کم و ناچیز و در حد صفر است و قطر هسته اتم اکسیژن، هیدروژن یا هلیم در مقابل قطر هسته اورانیوم بسیار کم است. به باور ما احتمال برخورد تابش گاما با هسته اتم‌ها در اتاقک ابر، صفر و کلاً غیرممکن است. حتی اگر تابش گاما کیلومترها در جو زمین حرکت کند، قبل از تصادم با هسته‌ها ، انرژی آن به پایین ۵۱۱ کیلو الکترون‌ولت سقوط می‌کند.

راه ساده‌ای برای ایجاد پادماده!

"گیره‌های لیزری" به دانشمندان اجازه می‌دهد تا شرایط ستاره نوترونی را در آزمایشگاه بازسازی کنند.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، گروهی از محققان یک روش ساده و شگفت‌آور برای بازآفرینی شرایط نزدیک به یک ستاره نوترونی ترسیم کرده‌اند، پیشرفتی که می‌تواند منجر به کشفیات علمی جدید و غیرقابل تصوری پیرامون نقش اسرارآمیز پادماده شود. این گروه از فیزیکدانان دستگاهی را طراحی کرده‌اند که در مقاله‌ای در مجله Communications Physics شرح داده شده است و دارای دو لیزر است که به طرف یکدیگر شلیک می‌کنند. نتیجه این است که انرژی دو لیزر به صورت همزمان به ماده، به شکل الکترون و همچنین پادماده به شکل پوزیترون تبدیل می‌شود. نادر بودن و بی ثباتی پادماده به این معنی است که بررسی آن به شکل چشمگیری دشوار است. پادماده به طور معمول در نزدیکی سیاه‌چاله‌ها و ستاره‌های نوترونی تولید می‌شود، در حالی که روی زمین می‌توان آن را پس از برخورد صاعقه یا در تاسیساتی مانند برخورد دهنده بزرگ هادرونی مشاهده کرد. با این حال به لطف این روش جدید، دانشمندان در سراسر جهان ممکن است اکنون قادر به تولید پاد ماده در آزمایشگاه باشند. اگرچه هنوز این دستگاه لیزری برای تولید پادماده باید تکمیل شود، اما شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که اصول آن صحیح است و این دستگاه کارآمد است. این دستگاه جدید که به طور مشخص "گیره لیزری" نامیده می‌شود، دو لیزر قوی را از هر دو طرف به یک بلوک پلاستیکی شلیک می‌کند. این بلوک شامل کانال‌های کوچک متقاطع به عرض تنها چند میکرومتر است که به تسریع ابر الکترون‌ها درون ماده کمک می‌کند. هنگامی که ابرهای الکترونی از پرتوهای جداگانه لیزر با یکدیگر برخورد می‌کنند، تعداد زیادی پرتوهای گاما تولید می‌کنند که موجب تولید ماده و پادماده می‌شود که در این مورد خاص، الکترون‌ها و معادل پادماده آنها یعنی پوزیترون‌ها است. به عنوان یک اقدام دیگر این دستگاه همچنین از میدان‌های مغناطیسی برای متمرکز کردن پوزیترون‌ها در یک پرتوی متمرکز استفاده می‌کند. محققان توضیح می‌دهند: در فاصله فقط ۵۰ میکرومتر، ذرات باید به انرژی یک گیگالکترون ولت(GeV) برسند، مقداری که معمولاً به شتاب دهنده ذرات کامل نیاز دارد. فیزیکدانان می‌گویند، فرآیند ایجاد شده توسط این دستگاه به احتمال زیاد منعکس کننده فرآیندهایی است که در مگنتوسفر تپ‌اخترها مشاهده می‌شود که به سرعت در حال چرخش به دور ستاره‌های نوترونی هستند.

"الکسی عارفیف" یکی از نویسندگان این مطالعه توضیح داد: با مفهوم جدید ما، چنین پدیده‌هایی را می‌توان در آزمایشگاه حداقل تا حدی شبیه‌سازی کرد که به ما امکان می‌دهد آنها را بهتر درک کنیم. پادماده که از ذرات بار مخالف ماده معمولی تشکیل شده است، در مقایسه با ماده به طرز شگفت آوری کمیاب است و دانشمندان به طور دقیق مطمئن نیستند که چرا چنین است. این تحقیقات جدید ممکن است به دانشمندان کمک کند تا این راز عدم تقارن ماده و پادماده را کشف کنند. دانشمندان بر این باورند که ماده و پادماده باید طی سال‌های پس از مه‌بانگ با یکدیگر برخورد کرده و از بین رفته باشند، زیرا تصور می‌شود آنها در مقادیر مساوی تولید شده‌اند. این یافته‌های جدید به دانشمندان اجازه می‌دهد درک کلی بهتری کسب کنند، اما هنوز نمی‌دانیم که چرا مقدار پادماده در جهان بسیار کمتر از ماده است. این کشف می‌تواند درک کلی ما از جهان را تغییر داده و به تحقیقات جدیدی منجر شود که قبلاً ممکن نبود.

https://www.isna.ir/news

امکان ایجاد ماده و ضد ماده از هیچ:
فیزیک‌دانان آمریکایی و فرانسوی به معادلات جدیدی دست یافتند که اجازه می‌دهد پرتوهای لیزر در شرایط خلأ از "هیچ" ماده و ضد ماده ایجاد کنند. به گزارش خبرگزاری مهر، در حال حاضر برای ایجاد ماده و ضد ماده نیاز به یک شتابگر و برخورددهنده ذرات است. اکنون دانشمندان پلی‌تکنیک اکول در فرانسه و دانشگاه میشیگان معادلات جدیدی را توسعه دادند که نشان می‌دهند چگونه یک دسته از الکترون‌های پر انرژی که با یک پالس لیزر ترکیب شده است، می‌تواند در خلأ بخش‌هایی از ماده و ضد ماده خود را ایجاد کند. این فیزیک‌دانان دراین‌خصوص توضیح دادند: "اکنون ما می‌توانیم حساب کنیم که چگونه از یک الکترون واحد می‌توان صدها ذره مختلف را تولید کرد. فکر می‌کنیم که این همان چیزی است که در نزدیکی اخترنماها و ستاره‌های نوترونی رخ می‌دهد. ما با استفاده از تئوری‌های یک فیزیک‌دان فیزیک نظری به نام پل دیراک می‌توانیم بگوییم که خلأ، ترکیبی از ماده و ضد ماده و ذرات و ضد ذرات است. چگالی این ترکیبات بسیار بالا است اما نمی‌توانیم آنها را ردیابی کنیم؛ چون اثرات قابل‌رصد آنها بلافاصله یکی پس از دیگری حذف می‌شوند."بر اساس گزارش پاپ ساینس، در آزمایشی که در دهه 90 انجام شد دانشمندان موفق شدند از خلأ و یک زوج الکترون - پوزیترون یک سری دسته پرتوهای فوتونی ایجاد کنند، اما اکنون با استفاده از این معادلات جدید می‌توان شدت دسته پرتو لیزر را تثبیت کرد و نسبت به تزریق الکترون - پوزیترون توسط یک برخورددهنده شتابگر، ذرات بیشتری ایجاد کرد. منبع خبرگزاری مهر:

http://www.mehrnews.com/fa/newsdetail.aspx?NewsID=1208324

در حقیقت این سیستم ها در حال وارونه کردن میدان الکتریکی الکترون‌ها و تبدیلشان به پوزیترون هستند.

یک نمودار فاینمن که نحوه تولید هیگز را در LHC نمایش می‌دهد: دو گلئون به زوج کوارک سر - پاد سر وامی پاشند، سپس دو زوج مخالف از اینها تشکیل یک‌ذره هیگز خنثی را می‌دهند.

یعنی اگر ذره هیگز وجود داشته باشد، خودش یک زوج ذره یا ماده - پادماده خنثی شده است.

خیلی ساده گفته باشیم ذرات در طبیعت می‌توانند زوج شوند و بار الکتریکی یکدیگر را همانند یک اتم یا مولکول، خنثی نشان دهند. نوترینو و ذره هیگز و... از این جمله‌اند. با این تفاوت که اتم‌ها و موکول‌ها به‌راحتی قابل‌شناسایی هستند؛ ولی شناسایی این زوج ذرات به این راحتی‌ها نیست؛ ولی تجزیه آن‌ها به دو ذره باردار یا دو فوتون در خلأ و به‌صورت تصادفی ممکن است که ما انرژی نقطه صفر یا انرژی نوسان خلأ نام‌گذاری کرده‌ایم. نوترون خودش یک زوج ذره خنثی از الکترون - پروتون است.