[논문 리뷰] 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)|2019. 02. 13.

Advanced Physical and Chemical Molecular Interactions참고 문헌 14인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 웨버 전기역학에서 제안한 영역이 없는 전기적 위치 에너지가 진공관에서 관측된 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동을 통해 전자의 관성 질량에 영향을 미치는지 조사한다. 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동은 성공적으로 생성되었지만, 관측된 진동수의 이동은 전하를 띤 구형 케이지에 둘러싸인 상태에서도 관측되지 않았으며, 이는 실험 감도 범위 내에서 전자의 질량에 변화가 없음을 시사한다. 이는 웨버형 전기역학적 효과를 탐지하기에 이 설정이 부적절하다는 것을 의미한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 아사스의 이론적 예측인 영역이 없는 전기적 위치 에너지가 움직이는 전자의 관성 질량에 영향을 미친다는 것을 실험적으로 검증하는 것.
• 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동의 주파수 이동을 측정하기 위해 미하일로프의 진공 카타이드 튜브 설정을 재현하는 것.
• 바르쿠하우젠-쿠르츠 온도리가 웨버형 전기역학적 효과를 감지할 수 있는 민감한 탐지수단이 될 수 있는지 판단하는 것.
• 영역이 없는 위치 에너지 하에서 효과적인 전자 질량 변화를 측정하기 위해 전자 진동 주파수를 사용하는 것이 가능한지 평가하는 것.

제안 방법

• 전자 방출과 그리드 조절을 통해 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동을 생성하기 위해 미하일로프의 진공 카타이드 튜브 설정을 재현한 것.
• 외부 전기장이 없는 영역이 없는 전기적 위치 에너지를 만들기 위해 진공관을 도전성 구형 케이지로 둘러싸는 것.
• 전하를 띤 구형 케이지를 적용했을 때와 아닐 때 전자의 진동 주파수를 측정한 것.
• 아사스의 이론적 예측인 전자 효과 관성의 질량 의존적 이동과 관측된 주파수 이동을 비교한 것.
• 안정적인 고진공 환경과 제어된 그리드 전압을 사용하여 일관된 전자 진동 조건을 유지한 것.
• 아사스가 예측한 10−9 또는 그 이하의 이동을 감지하기 위해 정밀한 주파수 측정 기법을 사용한 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 전하를 띤 구형 케이지에 의해 생성된 영역이 없는 전기적 위치 에너지가 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동 주파수에 측정 가능한 이동을 유도하는가?
• RQ2 바르쿠하우젠-쿠르츠 온도리 구성이 웨버 전기역학에 의해 예측된 전자의 관성 질량 변화를 감지할 수 있는가?
• RQ3 관측된 전자 진동 주파수가 영역이 없는 위치 에너지에 의해 유도된 질량 변화를 드러내기에 충분히 민감한가?
• RQ4 미하일로프의 원래 설정이 왜 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동을 생성하지 못했는가? 수정된 구성은 성공적으로 이를 생성할 수 있는가?
• RQ5 전자 군의 기하학적 요소와 전자 질량이 모두 온도리 주파수에 영향을 미치며, 질량 탐지에 복잡성을 더하는 정도는 어느 정도인가?

주요 결과

• 수정된 진공관 구성에서 바르쿠하우젠-쿠르츠 진동이 성공적으로 생성되어 온도리 설정의 실현 가능성을 확인하였다.
• 이론적 예측과는 달리, 전하를 띤 구형 케이지에 둘러싸인 상태에서도 측정 가능한 주파수 이동이 관측되지 않았다. 이론적 예측 주파수 이동은 약 10−9 수준이었다.
• 측정 가능한 주파수 이동이 없음을 고려할 때, 영역이 없는 위치 에너지 하에서 전자의 관성 질량에 변화가 없다는 증거가 없다는 것을 의미한다.
• 전자 군의 기하학적 형태와 공간 분포는 온도리 주파수에 상당한 영향을 미치며, 질량 의존적 효과의 고립을 어렵게 한다.
• 기하학적 요소의 강력한 혼란 영향으로 인해 실험 설정은 웨버형 전기역학적 효과를 탐지하기에 부적절하다.
• 결과적으로 미하일로프의 원래 해석과 모순되며, 그의 설정은 진동을 생성하지 못했고, 현재 설정에서는 질량 이동도 관측되지 않았다.