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1、正负电子相遇时湮灭成两个光子的超微观机制正负电子相遇时湮灭成两个光子的超微观机制上海市宝山中学严正岗内容提要；从电子结构的超微观机制和相对论能量要求的两个方面，解释了正负电子相遇时湮灭成两个光子的现象，指出了它的反过程只能出现在在核附近的原因。同时指出，只要能量足够强，包括光子以及其它粒子，当它出现在核的附近时，都有可能产生各类强子对。还指出中子及中微子磁矩的错误。关键词：电子结构的超微观机制相对论能量虚光子和夸克正负强子对1引言正负电子相遇时湮灭成两个光子是一个基本事实，但目前还没有给出发生这一现象的原因解释，也就是说为什么它们相遇时会湮灭还没有具体的说法。虽然现代的量子理论中，可以用量子电
2、动力学来计算这类电磁相互作用过程的截面，来证明正负电子对湮没后产生一对光子，甚至在能量足够高时也可以通过一个虚光子转化为正负子对，或正负轻子对。按电弱统一理论，正负电子对也可以通过中性中间玻色子转化成其他粒子，正负电子对还可以通过一个虚光子转化为一对正反夸克，从而产生正负强子对，例如+-、p+p-等。以上看到，现代理论对正负电子相遇时，湮灭成两个光子的基本事实的解释有两个缺陷，一是它只讲了湮灭的结果，没有指明为什么会湮灭的道理；二是虽然用来虚光子和夸克概念，但这些概念本色就有严重的问题。什么叫虚光子？按定义不可直接观测的光子被称为虚光子。还有夸克是给禁闭的。这些都是人们臆想的东西，不可能有实验
3、的证明，也许它们就根本不存在（我的理论没有它们）。所以说用很欠缺的概念来解释一个现象，其结论一定是不好的。我们认为现代理论之所以不能很好对此解释，这最可能的原因应该是电子的超微观结构，目前人们还不清楚，而且现代主流理论甚至认为微观粒子根本没有结构。但本人认为所有基本粒子都有结构，正因为正负电子有超微观结构，所以这一结构的特殊性就决定了它们相遇时湮灭是必然的结果。下面从正负电子超微观机制和相对论能量要求两方面来做解释。2电子超微观机制正电子电子按照本人的质电统一理论，电是原质超光速的表象。因为带电粒子是高速旋转的，所以它的外围必定是超光速的，这就是所谓的带电。因此电和质是不掺和的。而电的正负仅仅
4、是旋转方向不同而已，这就是正反物质的差异所在，如图所示。该理论图1还认为，根据相对论结论，质能是同一的，只是表现方式的不同而已；相对论并不否认天然的超光速运动，也就是说存在快子（应该说快子是电的一种运动形式）。其实所谓的基本粒子就是电磁波能量和快子的结合体。按这模型正负电子相遇时湮灭成两个光子的现象可以解释为：因为正负电子旋转方向不同，当它们相遇时，在接触点处两粒子的电部分是同方向的，达到了“同向电流相吸引”的要求，这样正负电子就被分解还原成能量（电磁波）和快子了，这相遇处同向电流相吸引就是物质的湮灭。如图2 所示。图2有3点需要说明：1正负电子相遇时是点触发，它们的排列并非图2那么整齐，所以
5、湮灭后产生的两个快子不会平行，由于速度极快，它们很快就分离，因此它们没有相互作用。2 有没有自然的逆过程发生，即两束相同频率的光相遇时，会不会产生正负电子对的问题。由于光子的散射截面本身很小，要相遇已经很困难，更何况还要相应的快子同时到来。按照质电统一理论的运动论，快子容易出现在力场大的地方，在真空中没有其它物质的作用，快子出现的概率极小，何况两快子还要同时出现，这几乎是不可能的事情，所以逆过程只能发生在原子核附近。3 能不能产生强子类粒子，完全可以。只要能量足够强，包括光子以及其它粒子，它出现在核的附近，那么其能量比较容易和另一类的快子（自然存在有质子分解出来的快子）的一对结合，产生各类强子
6、对。还要必须补充说明的是，所谓由量子理论发展成的基本粒子的标准模型得到的62个基本粒子，按照质电统一理论，无非是两种快子捕捉到了不同的能量而已，由于不匹配它们基本都不稳定，最终都要回归到电子和质子最稳定的粒子上来。而中微子就是由不匹配到匹配的过程中多出来的大能量，就是光子。其实中子的磁矩是有严重的问题的，按错误的中子磁矩计算，使得人们以为中微子也有磁矩，这是一种谬误。因为中子的磁矩是根据实验和量子理论计算的，不是真正的实验数据，而量子理论是错误。 3相对论能量要求另外从能量来讲，如果某一系统的包括质量在内的总能量为零，那意味着什么呢？质电统一理论认为，粒子在空间的出现概率取决于能量的多少和快子
7、出现的概率以及它们的综合情况。如果没有了能量，粒子就不会出现，或者说，当系统的能量为零时，系统内所有的粒子就将消失了，这就是物质的湮灭。从正负电子组成的系统能量来讲，我们可以证明当 它们无限靠近时，系统的能量趋近于零，证明如下：由于电子本身及初始条件和环境因素，两电子不可能作 直线运动。因为1，电子的半径特别小，由质电统一理论 计算的结果为R e =1.48710-34米，因此它们很难真正做到对心碰撞；因为2，没有初速绝对为零的电子状态。因此两电子应该有准稳态，即类似于氢原子的环绕状况。下面以电子相互两电子相互缠绕环绕状况的模型来建立能量方程。假设两电子相互缠绕如图3所示，图3向心力公式为1.
8、22222r v m re k =而总能量为 2.2222r e k mc E -=上两式中，m 为电子动质量、c 为真空中的光速、e 为电子电量、r 为两电子的距离。从以上两式我们可以来讨论总能量和距离的关系。当r 时，由式2.1，则v 0，而由质能公式3.2122202c v m m -= m m 0，m 0为电子的静质量，由式2.2可得E=2m 0c 2；而当r 0时，由式2.1，则m ，由式2.3 ，v c ，式2.2为-是不定式。不过我们可以反过来讨论，即当E 0时r 会有什么样的值。将式2.1和式2.3联立后消去v ，可得4.22122202mrc ke m m -=令式2.2的E
9、 0，再和式2.4联立，消去m 可得，0202=m r ，则r=0. 这告诉我们，当两电子距离无限靠近时，它们的总能量就会消失.下面我们来计算当它们距离最近时的总能量。将r=2R e =2.97410-34米代入式2.1、2.3和2.2，可得1E=3.4710-32焦耳，这基本上可视为无能量了。那么E 和r 会不会存在复杂关系呢？或者说在某个r 0的位置，系统存在零能态。为此我们将系统总能量和距离的关系做出图像，如图4所示。可以证明2式2.2就是这样单调上升的曲线。图4表明E 和r 只是简单的关系。 E 2m 0 附录:1将式2.4变形为5.20220222=-m m rc ke m 设A=2
10、22rc ke ，则上式m 的解为24124220212A m A A m A A m +=+=，将常数k 、e 、r 、c 的值都带入A ，可得A=4.310-12c 。因为A m 0，所以A m A m o 2+，将m 代入式2.2 可得()=?=-122831220213.4100.3101.922A c m E 3.4710-32焦耳2 由式2.2对r 求导 2222re k dr dm c dr dE += 由式2.5对r 求导可得0122222=? ?-r m dr dm r cke dr dm m ,解出dr dm 代入上式可得 ? ?-=2222411m rc ke r ke dr dE ,由式2.4的要求2ke 22mrc ,所以dr dE 0,是单调上升的.
