[论文解读] A Sub Microscopic Description of the Diffraction Phenomenon

Volodymyr Krasnoholovets|arXiv (Cornell University)|Jun 9, 2014

Cold Fusion and Nuclear Reactions参考文献 21被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于惯子（inerton）的衍射亚微观模型——惯子是物理空间的镶嵌晶格结构中晶格激发产生的准粒子——其中光子衍射源于非平衡声子衰变所产生的横向惯子流。该模型将经典衍射图样解释为干涉仪中累积惯子发射的结果，环形位置可通过所产生声子的数量定量预测。

ABSTRACT

It is shown that a detailed sub microscopic consideration denies the wave-particle duality for both material particles and field particles, such as photons. In the case of particles, their ψ-wave function is interpreted as the particle's field of inertia and hence this field is characterised by its own field carriers, inertons. Inertons and photons are considered as quasi-particles, excitations of the real space constructed in the form of a tessel-lattice. The diffraction of photons is explained as the deflection of photons from their path owing to transverse flows of inertons, which appear in the substance under consideration at the decay of non-equilibrium phonons produced by transient photons.

研究动机与目标

• 通过用基于真实空间结构的确定性亚微观框架取代概率性量子力学，解决波粒二象性悖论。
• 在不引入光子的波行为的前提下，解释衍射现象的起源，转而将其归因于惯子介导的偏转。
• 为不确定性原理的表观有效性提供物理机制，表明其源于对惯子云动力学的无知，而非根本的不可确定性。
• 通过镶嵌晶格的几何与拓扑性质推导出牛顿引力与核力，实现引力与量子现象的统一。
• 提供一种可检验的衍射机制，即通过声子发射的惯子产生，其依赖于光子通量强度与材料厚度，具有可测量性。

提出的方法

• 将物理空间建模为普朗克尺度下的拓扑球体镶嵌晶格，简并态构成真空结构。
• 引入惯子作为镶嵌晶格的激发，携带质量和动量，在粒子周围形成惯性场。
• 通过关系式 $\Lambda = \lambda_{\rm deBr.} c / \upsilon $，将德布罗意波长表示为粒子速度与惯子云振幅的函数。
• 建模物质中光子激发声子的过程，其能量为 $\hbar\Omega \approx 10^{-5} h\nu$，随后在声子衰变时发射惯子。
• 利用 $\tan(\hbar\Omega n_{\rm phon.}/h\nu)$ 计算光子偏转角，预测干涉仪中的环形位置为 $d_1 \approx 10^{-5} n_{\rm phon.} \cdot l$。
• 利用 $n_{\rm phon.}$ 个声子产生的累积惯子流解释衍射环的形成，同时考虑可观测图样的强度阈值。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不引入波粒二象性的情况下解释光子的衍射？
• RQ2 在亚微观层面，光子干涉仪中干涉图样的形成背后有何物理机制？
• RQ3 不确定性原理能否从确定性亚微观模型中推导出来，还是仅是知识不完全的产物？
• RQ4 声子及其衰变在产生导致光子偏转的惯子中起什么作用？
• RQ5 在何种临界光子通量或材料厚度下，由于惯子发射而出现经典衍射图样？

主要发现

• 干涉仪中的衍射图样源于入射光子激发的非平衡声子衰变所产生的横向惯子流。
• 第一道衍射环的位置由 $d_1 \approx 10^{-5} n_{\rm phon.} \cdot l$ 预测，其中 $n_{\rm phon.}$ 为声子数，$l$ 为有效路径长度。
• 需要临界光子通量 $N > 10^4$ 个光子/秒及临界厚度才能观测到衍射，对应 $n_{\rm phon.} > n_{\rm phon.}^{(c)}$。
• $n_{\rm phon.}$ 个声子产生的惯子场导致光子偏转，其角度与 $\tan(\hbar\Omega n_{\rm phon.}/h\nu)$ 成正比，从而形成结构化的干涉图样。
• 仅当惯子流足够强以显著偏转光子并避免与中央光斑重叠时，经典衍射图样才会出现。
• 光子-光子碰撞可能导致电磁极化的湮灭，留下裸露的惯子，支持光子作为惯子场表面激发的观点。