[論文レビュー] Light Bosons of Electromagnetic Field and Breakdown of Relativistic Theory

V. N. Minasyan|ArXiv.org|Aug 5, 2008

Geophysics and Sensor Technology被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、非理想ボーズガスフレームワークを用いたマクスウェル方程式の修正した量子化から導かれる、光電磁場の非光子的で質量を有する大規模な光子的ボーズ粒子モデルを提案する。このボーズ粒子の有限な質量（2.4×10⁻³⁵ kg）が、その速度がcに等しいことから相対論的理論のアインシュタイン理論を無効にし、相対論的質量エネルギー関係が破壊され、ローレンツ不変性が破られる。これにより、ヒッグス、ゴールドストーン、および自発的対称性の破れメカニズムが挑戦を受ける。

ABSTRACT

In our analysis, a quantisation scheme for local electromagnetic waves in vacuum is introduced by the model of nonideal Bose-gas consisting of Bose-light-particles (which are no photons) with spin one and a finite mass. This fact destroys the Relativistic Theory of Einstein as well as displays a wrong sound of so-called a spontaneous breakdown of symmetry because the light boson can be moved by speed of wave in vacuum.

研究の動機と目的

• 真空中の電磁場の量子化における矛盾を解消し、プランクの光子ガスを記述できないという問題を解決すること。
• 相対論的量子場理論の基礎的仮定、特に光子の質量ゼロおよびローレンツ不変性の有効性を挑戦すること。
• 質量を有するスピン1粒子の非理想ボーズガスモデルに基づく代替的な場の量子化スキームを提唱すること。
• 有限な上限波数 k₀ = mc/ħ が存在することは、基本的な長さスケールと光子的ボーズ粒子の非ゼロ静止質量を示唆することを示すこと。
• 質量を有する光子的ボーズ粒子が速度cで移動することは、相対論的質量エネルギー関係に反するため、標準的ヒッグスメカニズムと自発的対称性の破れを無効にすること。

提案手法

• 光子とは異なる質量を有するスピン1粒子の非理想ボーズガスモデルを用いて、真空中の局所的電磁波の修正された量子化スキームを導入する。
• ベクトルポテンシャルを再定義し、光子的ボーズ粒子に有限な質量 m を導入することで、新たな電磁場ハミルトニアンを導出する。
• 補助場 E₀ および H₀ の時間微分を含むパラメトリックアンザッツを用いて、修正されたマクスウェル方程式を解き、非自明な分散関係を導出する。
• ベクトルポテンシャルにフーリエ分解を適用し、質量を有する光子的ボーズ粒子の生成・消滅演算子で表されるハミルトニアンを導出する。
• 水素原子のイオン化エネルギーに基づいて、カットオフ波数 k₀ = mc/ħ を導入し、ボーズ粒子の質量と原子物理学を結びつける。
• 得られたハミルトニアンを用いて、光子的ボーズ粒子のエネルギー準位を Eₖ = ħkc として導出し、有限な質量にもかかわらず速度が c であることを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 質量ゼロの光子を仮定せずに、真空中の電磁場の整合的な量子化を達成できるか？
• RQ2 電磁スペクトルに有限な上限波数 k₀ が存在することは、光子的ボーズ粒子に非ゼロの静止質量が存在することを示唆するか？
• RQ3 質量を有するスピン1光子的ボーズ粒子が速度cで移動することは、アインシュタインの特殊相対性理論および相対論的質量エネルギー関係の有効性にどのような影響を与えるか？
• RQ4 光子的ボーズ粒子が有限な質量を有し、速度cで伝播する場合、ヒッグスメカニズム、ゴールドストーンボソン、および自発的対称性の破れの予測はどの程度有効に保たれるか？
• RQ5 このような質量を有する光子的ボーズ粒子の基本的長さスケールおよび相互作用ポテンシャルは何か？また、それらは量子真空中の構造とどのように関係するか？

主な発見

• 水素原子のイオン化エネルギーに基づき、光子的ボーズ粒子の有限な静止質量が m = mₑe⁴/(2ħ²c²) = 2.4×10⁻³⁵ kg として導出された。
• 最大波数は k₀ = mc/ħ = mₑe⁴/(2ħ³c) として求められ、電磁スペクトルにおける基本的なカットオフを定義する。
• 光子的ボーズ粒子のエネルギーが Eₖ = ħkc として示され、有限な静止質量を持つにもかかわらず、その伝搬速度が c であることが確認された。
• 座標空間における2つの光子的ボーズ粒子間の相互作用ポテンシャルは、sin(mcr/ħ) および cos(mcr/ħ) を含む複雑な振動関数として導出され、特徴的な長さスケール d = ħ/mc = 2.6×10⁻⁸ m を示す。
• 真空中の光子的ボーズ粒子の全数密度は、それらの間隔の最小距離 d に基づき、N/V = 1.4×10²² m⁻³ として計算された。
• このモデルは、v = c において無限大の相対論的質量を生じさせ、著者はこれがアインシュタインの特殊相対性理論を無効にすると主張し、相対論的場理論の基礎を揺るがす。