[論文レビュー] Investigation of the Influence of a field-free electrostatic Potential on the Electron Mass with Barkhausen-Kurz Oscillation

Marcel Weikert, Martin Tajmar|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2019

Advanced Physical and Chemical Molecular Interactions参考文献 14被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ウェーバー電磁力学が提唱する場のない静電ポテンシャルが、真空中の真空管で観測されるバーカウゼン＝クラウツ振動によって電子の慣性質量に影響を及えるかどうかを検証した。バーカウゼン＝クラウツ振動は正常に生成されたが、真空管を帯電した球殻で囲んだ際の周波数シフトは観測されず、実験的感度範囲内で電子質量の変化は検出されなかった。これにより、本実験装置はウェーバー型電磁力学的効果を検出するのに不適切であると示唆された。

ABSTRACT

According to Weber's electrodynamics, Assis showed analytically, that a field-free electrostatic potential delivered by a spherical shell causes a force upon a moving electrical charge in the center of that shell. This force can be interpreted as a result of the change in inertial mass of the charge. In order to prove this theory, Mikhailov published two type of experimental setups: One using vacuum cathode tube and another using glow-discharge-lamps to generate oscillating and accelerating electrons. Whereas the glow-discharge experiment was already evaluated by several groups, here we are focusing on replicating the vacuum tube configuration. Under right circumstances, electrons inside a vacuum tube start to oscillate around a grid electrode, which is called Barkhausen-Kurz oscillations. However, we found that Mikhailov's setup does not produce these kind of oscillations and therefore the theory that he applied in the interpretation of his measurements is not correct. We succeeded in generating Barkhausen-Kurz oscillations with a different vacuum tube and found no frequency shifts below an order of magnitude of Assis's prediction by operating the tube inside a charged spherical shell that would indicate a change in the electron's mass. However, since both the mass as well as the geometry factor of the electron cloud contribute to the oscillator frequency, we believe that this setup is not suitable to investigate Weber-type electrodynamic effects.

研究の動機と目的

• アッシスの理論的予測である『場のない静電ポテンシャルが、運動する電子の慣性質量を変化させる』ことを実験的に検証すること。
• ミハイルォフの真空中の陰極管の設定を再現し、外部の帯電球殻によって生じるバーカウゼン＝クラウツ振動の周波数シフトを検出すること。
• バーカウゼン＝クラウツ発振器構成が、ウェーバー型電磁力学的効果を感受可能な感度を持つプローブとして機能できるかを特定すること。
• 場のないポテンシャル下での有効電子質量の変化を測定する手段として、電子振動周波数の利用可能性を評価すること。

提案手法

• ミハイルォフの真空中の陰極管の設定を再現し、電子放出とグリッドの変調によってバーカウゼン＝クラウツ振動を生成した。
• 導電性の球殻で真空管を包囲することで、外部電場が存在しない場のない静電ポテンシャルを確立した。
• 帯電した球殻を適用した状態としない状態の両方で、管内における電子の振動周波数を測定した。
• アッシスの理論的予測である、質量依存の慣性の変化に起因する周波数シフトと観測結果を比較した。
• 安定した高真空環境と制御されたグリッド電圧を用いて、一貫した電子振動条件を維持した。
• アッシスが予測する10−9以下のオーダーの周波数シフトを検出可能な高精度な周波数測定技術を採用した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 帯電した球殻によって生成される場のない静電ポテンシャルが、電子のバーカウゼン＝クラウツ振動周波数に測定可能なシフトを引き起こすか？
• RQ2 バーカウゼン＝クラウツ発振器構成は、ウェーバー電磁力学が予測する電子の慣性質量の変化を検出できるか？
• RQ3 観測された電子振動周波数は、場のないポテンシャルによって引き起こされる質量変化を明らかにするのに十分な感度を持つか？
• RQ4 ミハイルォフの元の設定がなぜバーカウゼン＝クラウツ振動を生成できなかったのか。また、修正された構成はそれらを正常に生成できるか？
• RQ5 電子クラウドの幾何的要因と電子質量の両方が、発振周波数に与える影響はどの程度大きく、質量検出を複雑にするか？

主な発見

• 修正された真空中の管構成により、バーカウゼン＝クラウツ振動が正常に生成された。これにより、発振器構成の実現可能性が確認された。
• 理論的予測の10−9オーダーの周波数シフトが、帯電した球殻を含む状態でも観測されなかった。
• 検出可能な周波数シフトが観測されなかったことから、場のないポテンシャル下での電子の慣性質量に変化がないという証拠がないことが示された。
• 電子クラウドの幾何学的形状と空間的分布が、発振周波数に顕著な影響を及ぼしており、質量依存的効果の分離が困難であることが判明した。
• 幾何的要因の強い干渉のため、実験装置はウェーバー型電磁力学的効果を検出するのに不適切である。
• 結果はミハイルォフの元の解釈と矛盾しており、彼の装置は振動を生成できなかったが、本研究の装置では質量シフトも観測されなかった。