物理學家對輻射反應這一世紀性問題提出新替代方案
蘭卡斯特的一位物理學家對帶電粒子如何對其自身的電磁場作出反應的問題提出了一個激進的解決方案。這個問題挑戰了物理學家100多年,但數學物理學家Jonathan Gratus博士提出了一個具有爭議性的替代方案,相關研究論文已發表在《Journal of Physics A》上。
眾所周知,如果一個點電荷加速它會產生電磁輻射。這種輻射具有能量和動量,它們必須來自某處。人們通常認為它們來自帶電粒子的能量和動量並對運動進行阻尼。
試圖計算這種輻射反應(也被稱為輻射阻尼)的歷史可以追溯到1892年的Lorentz。隨後,許多知名的物理學家也都做出了重大貢獻,包括Plank、Abraham、von Laue、Born、Schott, Pauli、Dirac和Landau。積極的研究一直持續到今天,每年都有許多相關的文章發表。
挑戰在於,根據麥克斯韋方程組,點電荷所在的實際點的電場是無限的。因此,該點粒子上的力也應該是無限的。
各種方法都被用來重新規範化以消除這個無限性。這就帶來了成熟的勞倫茲-阿布拉罕-狄拉克方程式(Lorentz-Abraham-Dirac equation)。
不幸的是,這個方程有著無法控制的解決方案。如服從這個方程的粒子可能在沒有外力的情況下永遠加速或在施加任何力之前加速。另還有量子版的輻射阻尼。並且具有諷刺意味的是,這是少數幾個量子版發生在比經典版更低能量的現象之一。
物理學家正在積極尋找這種效應。這需要“碰撞”非常高能量的電子和強大的激光束,而這是一個挑戰,因為最大的粒子加速器並不位於最強大的激光器附近。然而向等離子體發射激光將產生高能電子然後跟激光束相互作用只需要一個強大的激光器。目前的結果表明,量子輻射反應確實存在。
另一種方法是考慮許多帶電粒子,每個粒子對所有其他帶電粒子的場都有反應但本身沒有反應。不過這種方法被駁回,因為科學家們認為這無法保存能量和動量。
然而,Gratus博士表明,這種假設是錯誤的,一個粒子輻射的能量和動量來自用於加速它的外部場。“這一結果的爭議性意義在於,根本不需要有經典的輻射反應。因此,我們可以認為量子輻射反應的發現類似於冥王星的發現,它是在根據海王星運動的差異進行預測後發現的。更正後的計算結果顯示沒有任何差異。同樣,輻射反應被預測、被發現然後被證明不需要。”