7. Электрон, протон, нейтрон

7.1. Вводная часть

Электрон – главный носитель электричества и главный родитель и поглотитель фотонов. Он родился в Мироздании первым, но человек ещё не познал и мизерную часть его деяний, потому что в человеческих ортодоксальных знаниях он не имеет образа и представлен лишь словом «электрон» с небольшим количеством математических моделей, описывающих его параметры.

Экспериментальная информация об электроне обширна. Представляем теорию, объединяющую её. Экспериментально установлено, что электрон имеет массу и электрический заряд . Условились считать заряд электрона отрицательным.

В первом приближении модель электрона можно представить в виде кольца (рис. 53, а).

Рис. 53: а) кольцо - упрощённая модель электрона; b) схема взаимодействия рентгеновского фотона с электроном в эффекте Комптона

Вполне естественно, что сразу же возникает необходимость определения радиуса кольца электрона теоретически и экспериментально. Теоретическая величина радиуса кольца электрона определяется путём деления константы его локализации на массу . Экспериментальная величина константы локализации электрона равна константе локализации фотона .

(172)

Размерность этой константы содержит чёткий физический смысл: с увеличением массы фотона его радиус уменьшается. Это свойственно, как мы уже показали, фотонам. Если же масса постоянна, как у электрона, то и радиус его постоянен .

. (173)

Теория даёт постоянную величину радиуса электрона (173). Это значит, что должна существовать экспериментальная величина радиуса электрона, равная его теоретической величине (173).

Поскольку , то имеется возможность сравнить теоретическую величину радиуса (173) электрона с экспериментальной длиной волны электрона, определённой Комптоном (175). Он нашёл эмпирическую формулу для расчета изменения длины волны рентгеновского фотона, отражённого от электрона

(174)

В этой формуле величина выполняет роль экспериментального коэффициента, который он назвал длиной волны электрона. Она оказалась равной теоретическому радиусу электрона

. (175)

Совпадение теоретической величины (173) радиуса электрона и экспериментальной величины длины его волны (175) служит веским доказательством справедливости равенства . Достоверность этого доказательства усиливается путем аналитического вывода эмпирической формулы (174) из схемы взаимодействия кольцевых моделей фотона и электрона (рис. 53, b).

Импульс фотона падающего на электрон и импульс фотона, отраженного от электрона, связаны простой зависимостью (рис. 53, b)

(176)

После взаимодействия фотона с электроном его импульс изменится на величину

₍₁₇₇₎

Поскольку

и (178)

то

(179)

Известно, что эффект Комптона проявляется при взаимодействии между электронами и рентгеновскими фотонами. Это обусловлено тем, что они имеют близкие по величине радиусы, поэтому у нас есть основания обозначить . Полагая также, что , имеем из формулы (179)

(180)

Это и есть формула Комптона для расчета изменения длины волны отраженного рентгеновского фотона, которую он подобрал эмпирически в 1922 году и использовал при интерпретации результатов своих экспериментов.

Угловую скорость вращения кольца электрона определим, используя постоянную Планка, которая для электрона записывается так

, (181)

(182)

Скорость точек вращающегося базового кольца электрона равна скорости света .

(183)

Чтобы получить математические модели, содержащие другие характеристики электрона, надо детально проанализировать силы, действующие на вращающееся кольцо.