Это же не что иное, как хорошо знакомое нам Кулоновское электрическое поле точечного заряда q0 в точке, удалённой от центра заряда на расстояние r ! Таким образом,

мы с удивлением обнаружили, что воздействие кругового тока I на пробный заряд q в

точности такое же, как воздействие элементарного заряда, например, электрона. То есть, тот факт, что электрон - это заряд (так как подчиняется закону Кулона в опытах), и тот факт, что электрон - это ток (так как проявляет магнитные свойства), - это две стороны одного и того же явления, а именно, криволинейного движения связанных зарядов в вакууме, его зарядовых континуумов.

§ 9.4. Почему все элементарные заряды равны по величине?

Из выражения (9.10) для напряжённости поля индукции, создаваемой круговым током на расстоянии r , непосредственно следует, что каким бы ни был размер элементарной частицы r0 , лишь бы её внутренний ток удовлетворял условию (9.1),

напряжённость поля вне частицы будет одна и та же. Значит, сравнительно маленький протон и сравнительно большой электрон легко и просто создают одно и то же поле, и нет в том более никакой мистики.

Рассмотрим теперь внимательно картину E и B полей, полученную для кольцевого электрона:

Рис. 9.2. Расположение полей и тангенциальной скорости в электроне. Вектор B на самом деле направлен «на нас»

Ничего не напоминает?! E перпендикулярно B , и оба они перпендикулярны вектору тангенциальной скорости cr . Да это же «электромагнитная волна»! Только не такая, которая куда-то бежит из точки A в точку B , а такая, которая бегает по кругу вокруг

вектора B . Можно показать, что от того, правую или левую тройку векторов образуют E ,

B и cr , зависит то, каким нам кажется знак такого заряда. Можно представить себе, что вращается некая, центрально симметричная система диполей, если так кому-то проще.

Более того. Давайте подсчитаем величину B и покажем, что она связана с E

соотношением Er = cr Br , как раз таки характерным для электромагнитной волны. Как известно, магнитное поле в центре кругового витка с током:

181

В то же время поле на поверхности электрона:

Сопоставляя эти выражения (9.11) и (9.12), видим, что:

что и является типичным соотношением, установленным именно для электромагнитных волн. Таким образом, можно сказать, что электрон является криволинейным замкнутым током смещения или что он является движущейся по кругу «электромагнитной волной». И то и другое будет приблизительно верно.

А в таком случае можно определить собственный магнитный момент такого «плоского» электрона:

Однако в современной физике считается, что проекция собственного магнитного момента электрона на направление внешнего поля B имеет значение:

Ничего себе разница – 275 раз! Кстати, эта величина почти точно равна удвоенной обратной величине «альфа». Так называемой постоянной тонкой структуры. Это требует объяснений. Одно из них невероятно простое: во внешнем поле электрон испытывает круговую прецессию с радиусом, гораздо большим, чем его собственный радиус. Простите, но прецессия свободно движущихся в магнитном поле электронов – это классика, это многократно доказанный факт. Почему же движущийся электрон атома должен вести себя как-то иначе?! Таким образом, мы фактически предположили, что электрон в атоме при наличии внешнего магнитного поля (а именно на электронах в атомах, а не на свободных электронах установлены их основные магнитные свойства!) не

только носится по орбите вокруг ядра, но ещё и крутится по кругу вокруг B , то есть прецессирует. Вот откуда в опытах Эйнштейна-де Газа оказывалось такое странное (удвоенное) гиромагнитное отношение. Разумеется, электрону присуще и собственное вращательное движение, которое и делает его зарядом, но это движение, этот ток порождает много меньший магнитный момент из-за малости радиуса электрона.

Магнитный же момент орбитального движения электрона в атоме водорода вполне соответствует магнетону Бора μB :

182

Нельзя не отметить, что и сами опыты Эйнштейна - Де Гааза с определением гиромагнитного отношения в железном стержне допускают множество трактовок: иная эффективная масса электронов, участие в процессе другого числа электронов, чем полагали экспериментаторы и т.д. и т.п. Так что экспериментальное выяснение магнитных свойств самих элементарных частиц как таковых ещё впереди.

§ 9.5. Мягкий и вязкий. Излучение при ускорении. Ускорение элементарного заряда

Попытка изменить скорость элементарного заряда приводит к нескольким

явлениям: во-первых, заряд сопротивляется этому ускорению с силой инерции F , вовторых, он движется в пространстве ускоренно, в-третьих, он наверняка испытывает механическую деформацию, хотя бы в малейшей степени. Поэтому, наблюдая экспериментальный факт излучения электромагнитных волн ускоренными зарядами, мы не можем ограничиться констатацией увиденного, как это фактически делает современная физика, а должны понять и показать, какие именно явления, сопутствующие ускоренному движению заряда, и как именно приводят к появлению электромагнитных волн. В любых макроскопических излучателях доселе был необходим колебательный процесс, чтобы воспоследовало излучение. Есть все основания положить, что и в ускоряемом электроне происходит также некий «колебательный» процесс.

Логика наших рассуждений довольно прозрачна: ускоренно движущийся заряд есть переменный ток, и в то же время заряд есть самый маленький проводник. Когда переменный ток течёт через макроскопические проводники, мы всегда получаем излучение. А чем тут другая ситуация? Итак, рассмотрим для начала равноускоренное движение. Его спектр будет спектром линейно нарастающего импульса тока. Такой

спектр, как известно, будет иметь вид 1/ f 2 . Способность же проводника длиной l = 2r0

излучать равна излучательной способности диполя длины l . Излучать электрон будет вследствие колебаний, в которые он приходит под действием ускоряющей силы и силы инерции.

Как известно, средняя мощность излучения диполем Герца равна:

(9.17) P = μ0l 2ω2 I02 . 12πc

Имелось в виду излучение при подведении гармонического тока I0 . А что такое ток в случае равноускоренного движения заряда? Мы это уже выясняли ранее и неоднократно:

(9.18) I = qvl ,

где q – заряд, v – скорость.

Не вызывает сомнений, что член ω2 I02 в (9.17) - это квадрат производной тока.

Почему? Потому что электромагнитную «волну» в вакууме производит ток, текущий через диполь. Этот ток снаружи диполя замыкается токами через вакуум, то есть он есть ток смещения. Излучение порождается индукцией, как мы показали ранее. Индукция пропорциональна производной тока. Производная тока равна по амплитуде:

183

Спектр же квадрата гармонического тока, выраженный через его производную будет иметь вид:

Подставляя (9.21) в (9.17) получим для средней мощности:

то есть получили классическую формулу излучения ускоренного заряда, которая показывает независимость мощности излучения от частоты. Если рассмотреть механические движения заряда по гармоническому закону, то, конечно же, получим

другую классическую формулу:

(9.23) P = μ0 A2ω4 q2 . 12πc

где A - амплитуда смещения заряда. Поскольку (9.22) и (9.23) относятся к одному и тому же заряду, то можем оценить механическую деформацию ускоряемого заряда и спектральный состав деформаций:

Откуда можно записать для спектра деформаций:

(9.25) A(ω) = ω22a .

Это известный спектр линейно изменяющейся во времени величины. Теперь ясно и понятно, что деформация электрона под действием ускорения носит линейный характер,

то есть постоянно нарастает со временем, пока действует ускорение. Это значит, что передний и задний края ускоряемой частицы движутся чуть-чуть по-разному. Абсолютная величина деформации, по всей видимости, ничтожна. Поэтому при малых ускорениях деформацию электрона невозможно заметить в опытах непосредственно. Но можно оценить по излучению. Потери на излучение, конечно же, отличны от нуля и при не слишком больших ускорениях. Это похоже на то, как вы пытаетесь ускорить мешок с вязкой жидкостью: он, с одной стороны, ускоряется как единое тело, а с другой, он сравнительно медленно, но неуклонно деформируется. На эту деформацию уходит

184