Аннотация. Представлена суть методики определения веса релятивистских заряженных частиц, реализованная, но не афишируемая (или не осознанная), во всех современных ускорителях. Методика способна подтвердить или опровергнуть Общую Теорию Относительности Эйнштейна непосредственным электрическим взвешиванием релятивистских заряженных частиц. Процесс взвешивания (эксперимент) не требует вложения материальных средств.
Рассмотрим принципиальную схему кинескопа телевизора или осциллографа. Устраним из неё отклоняющую и модулирующую систему.
Если такую конструкцию привести в действие, то в центре экрана появится яркая точка с размером диаметра электронного луча. Раньше такую картину наблюдали многие владельцы телевизоров в момент аналогичной поломки.
На экране кинескопа отметим положение светящейся точки, и заменим электронную пушку на лазер. При включении лазера, в центре экрана опять появится светлая точка. Отметим и её положение. Наши отметки практически совпадут. Но мы знаем, что это не соответствует действительности. Луч лазера распространяется по прямой, а электроны движутся по параболе в поле гравитации Земли. Таким образом, электронное пятно будет чуть ниже светового.
Нам ничто не мешает теоретически увеличить длину трубки до размера, при котором смещение электронного луча можно обнаружить и измерить. Величина такого смещения имеет полезное метрологическое свойство: она не зависит от типа носителя заряда. Это определяется законом всемирного тяготения. А если подбирать длину трубки так, что время пролета пучка зарядов до плоскости измерения будет одним и тем же, скажем 1мкс, то рассматриваемое смещение станет постоянным и может считаться параметром данной конструкции.
Расширим возможности рассматриваемой схемы, и обратимся к ионным пушкам. Рассмотрим два типа ионов: ион водорода (протон) и ион свинца. Их поведение в нашей трубке принципиально не будет отличаться от поведения электронов. За 1 мкс полета вдоль трубки и тот, и другой отклонятся на одно и то же расстояние, как и электроны.
Усовершенствуем нашу конструкцию. Дополним её наружным продольным конденсатором с вертикальной поляризацией поля. Теперь подберем для протонной пушки величину поля конденсатора так, чтобы протоны перемещались в трубке абсолютно горизонтально. Величину требуемого поля рассчитать или подобрать совсем не трудно (не будем отвлекаться на это занятие).
Сохраним подобранное компенсирующее электрическое поле конденсатора, но заменим протонную пушку (водородные ионы) на свинцовую, для которой заряд тот же, а масса частицы-носителя (иона) в 207 раз больше. Для каждого иона свинца сила притяжения по сравнению с протоном увеличится, но ускорение сохранится. При этом сила, вызываемая компенсирующим полем, которое мы сохранили, останется той же, при этом компенсирующее ускорение уменьшится в 207 раз. Таким образом, компенсация отклонения потока ионов свинца к Земле нарушится. Чтобы устранить возникшее смещение потока ионов свинца, вызванное падением в поле Земли, необходимо увеличить поле компенсации тоже в 207 раз.
Легко заметить, что рассмотренная конструкция является электрическими весами для движущихся субатомных заряженных частиц.
Систему, компенсирующую провал луча, вызванного падением в поле Земли, можно использовать как электрическую, так и магнитную, - это не принципиально. Кроме того, для преодоления технических сложностей, вместо применения рассмотренной распределенной системы компенсации можно использовать локализованную импульсную. В этом случае траектория потока, в проекции на вертикальную координату, будет составлена из отрезков вершин парабол, и будет тем ближе к горизонтальной плоскости, чем чаще производится импульсная коррекция. Для повышения чувствительности рассмотренной конструкции необходимо, либо увеличивать длину трубки, либо сделать поток заряженных частиц замкнутым по кругу в горизонтальной плоскости и использовать для измерения многократное прохождение пучка по круговой траектории. Такая конструкция самым естественным образом реализуется в циклотронах.
В Большом адронном коллайдере для формирования круговой траектории пучка и компенсации его падения к Земле используются многочисленные, так называемые, поворотные магниты, которые удерживают пучок частиц всего в нескольких сантиметрах относительно «идеальной» круговой орбиты.
Всякая методика взвешивания имеет свои недостатки и свои преимущества. Уникальным достоинством рассмотренной методики является возможность производить взвешивание релятивистских частиц, т.е. определение их гравитационной массы при скорости, близкой к скорости света. Впервые у человечества появилась возможность экспериментально проверить принцип эквивалентности масс при скорости, близкой к скорости света, т.е. установить действительную эквивалентность.
Уже при скорости 0,86С масса частиц в соответствии с ОТО увеличится в два раза. Дальше – больше, в БАК, при достижении скорости протонов, соответствующей их энергии 7 ТэВ, это увеличение достигает 7457 раз. Обнаружить и измерить такое увеличение веса частиц, по реализуемым параметрам компенсирующей системы, не составляет особых сложностей. Более того, в соответствии с нормами, действующими для систем автоматического управления, нужные для этого параметры, уже зарегистрированы в базах архивных данных произведенных экспериментов. Эти данные просто необходимо извлечь и проанализировать. Протоны впрыскиваются в конечное ускорительное кольцо на энергии 0,45 ТэВ и ускоряются до 7 ТэВ внутри этого основного ускорительного кольца. Вот изменение веса протонов на этом участке в 15 раз и является проверкой справедливости ОТО.
Ни одну из существующих и принятых к практическому применению теорий (за исключением ТО Эйнштейна) не характеризуют постоянными напоминаниями о том, что теория многократно подтверждена экспериментально. Однако, приводимый перечень экспериментов совсем не велик, и все эксперименты, подтверждающие ТО, весьма сомнительны и подвергаются обоснованной критике.
Выявление и обнародование результатов уже фактически произведенного взвешивания релятивистских заряженных частиц могло бы положить конец бесконечным дискуссиям о справедливости или ложности теории Эйнштейна. Для этого затрат на оборудование и на организацию эксперимента не требуется - только добрая воля и труд на анализ.
Заключение. Все приведенные оценки, прогнозирующие параметры магнитного поля, компенсирующего падение протонов, произведены в рамках ОТО, которая построена с использованием трех, до сих пор не проверенных постулатов: эквивалентности масс, инвариантности заряда и релятивистском росте массы вещества с увеличением его скорости относительно наблюдателя или другого вещества.
Авторский прогноз.
Анализ архивных данных никакого релятивистского увеличения массы не обнаружит – его просто нет, что и является одной из причин наблюдаемого невнимания к результатам экспериментов на ускорителях в рассмотренном аспекте. Данная ситуация усложняется тем, что магнитные импульсы, компенсирующие падение потока пучков, замешаны вместе с импульсами, формирующими круговую траекторию, что отлично маскирует измеряемый эффект, особенно при его нулевом значении.
Такой же прогноз, только несколько расширенный, был сделан автором накануне пуска Большого адронного коллайдера, см. [3].
Нижний Новгород, октябрь 2013г.
Контакт с автором: vleonovich@yandex.ru
С другими публикациями автора можно познакомиться на странице http://www.proza.ru/avtor/vleonovich сайта ПРОЗА.РУ.
Источники:
1. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983.
2. Википедия, Интернет.
3. Леонович В., Концепция физической модели квантовой гравитации. Интернет, сайт: SciTecLibrary, http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/10168.html.