[论文解读] 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 4

一句话总结

本文提出了一种非光子的、具有巨大光子质量的电磁场模型，该模型基于对麦克斯韦方程组的修正量子化，采用非理想玻色气体框架。作者认为，这些玻色子的有限质量（2.4×10⁻³⁵ kg）否定了爱因斯坦的相对论，因为其速度等于c，导致相对论质量无限大，从而破坏洛伦兹协变性，因此挑战了希格斯机制、戈尔登斯坦玻色子以及自发对称性破缺机制。

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.

研究动机与目标

• 解决真空中电磁场量子化过程中存在的不一致问题，这些不一致问题无法描述普朗克光子气体。
• 挑战相对论量子场论的基础假设，特别是光子无质量的假设以及洛伦兹协变性的有效性。
• 提出一种基于质量为自旋一的粒子的非理想玻色气体模型的替代场量子化方案。
• 证明有限上限波数k₀ = mc/ħ的存在意味着一个基本长度尺度，并且光子玻色子具有非零静止质量。
• 通过证明以速度c运动的具有有限质量的光子玻色子违反相对论质能关系，从而否定标准希格斯机制和自发对称性破缺。

提出的方法

• 引入一种基于质量为自旋一的非理想玻色气体模型的修正量子化方案，用于真空中局域电磁波，该模型与光子不同。
• 通过重新定义矢量势并引入光子玻色子的有限质量m，推导出新的电磁哈密顿量形式。
• 使用涉及辅助场E₀和H₀的时间导数的参数化假设求解修正后的麦克斯韦方程，得到非平凡的色散关系。
• 对矢量势进行傅里叶分解，并推导出以产生和湮灭算符表示的哈密顿量，适用于质量为非零的光子玻色子。
• 基于氢原子的电离能，施加截止波数k₀ = mc/ħ，将玻色子质量与原子物理联系起来。
• 利用所得哈密顿量推导出光子玻色子的能量谱为Eₖ = ħkc，确认其速度为c，尽管具有有限静止质量。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可以在不假设光子无质量的前提下，实现真空中电磁场的自洽量子化？
• RQ2 电磁谱中存在有限上限波数k₀是否意味着光子玻色子具有非零静止质量？
• RQ3 若假设质量为非零、自旋为一的光子玻色子以速度c运动，这将如何影响爱因斯坦狭义相对论及其相对论质能关系的有效性？
• RQ4 若光子玻色子具有有限质量且以c传播，希格斯机制、戈尔登斯坦玻色子以及自发对称性破缺的预测在多大程度上仍然有效？
• RQ5 此类质量为非零的光子玻色子的基本长度尺度和相互作用势是什么？其与量子真空中结构的关系如何？

主要发现

• 论文基于氢原子的电离能，推导出光子玻色子的有限静止质量为m = mₑe⁴/(2ħ²c²) = 2.4×10⁻³⁵ kg。
• 最大波数被确定为k₀ = mc/ħ = mₑe⁴/(2ħ³c)，在电磁谱中定义了一个基本截止。
• 光子玻色子的能量被证明为Eₖ = ħkc，确认其尽管具有有限静止质量，传播速度仍为c。
• 在坐标空间中，两个光子玻色子之间的相互作用势被推导为包含sin(mcr/ħ)和cos(mcr/ħ)的复振荡函数，其特征长度尺度为d = ħ/mc = 2.6×10⁻⁸ m。
• 基于它们之间的最小距离d，计算得出真空中光子玻色子的总数密度为N/V = 1.4×10²² m⁻³。
• 该模型导致在v = c时出现无限相对论质量，作者认为这否定了爱因斯坦狭义相对论，从而挑战了相对论场论的基础。