Рассмотрение проблемы построения электрона оказывается ущербным без рассмотрения основополагающей субстанции, из которой построены все частицы, электрические и магнитные явления и поля. Спецификой строительного материала для построения электрона является его иерархичность.
В основании лежит основополагающая субстанция, состоящая из дискретных вращающихся элементов, описываемых постоянной Планка. Таковой субстанцией является эфир, незаслуженно выброшенный из научного оборота в начале прошлого века.
Из элементов и их взаимодействий строятся электрические и магнитные явления - напряженности, потенциалы, заряды, индукции, потоки, токи, сопротивления, проницаемости и т.д. Из этих явлений образуются поля, которые описывают распределенность явлений в пространстве и времени, связность явлений между собой в виде преобразований друг в друга.
Из явлений, полей и их преобразований возникают стабильные конструкции в виде излучений и элементарных частиц.
Из элементарных частиц строятся составные частицы. Электрон, состоящий из 137 фотонов, является составной частицей.
И так, начнем с основополагающей субстанции - эфира и его элементов.
Материальность эфира.
Приступая к рассмотрению исходной материи, следует особо подчеркнуть, что субстанция эфира вовсе не является разновидностью частиц вещества. У нее другая роль и взаимоотношения с веществом - она является строительным материалом для частиц вещества. Более того, эта основополагающая субстанция сама состоит из квантов, описываемых постоянной Планка, квантом действия, каждый из которых соединяет собой и квант субстанции, и квант движения, и квант взаимодействия. Элементы Планка (кванты эфира) взаимодействуют между собой, создавая специфические явлений (электрические и магнитные), создавая совокупности электрических и магнитных явлений в виде полей, преобразуясь друг в друга в виде электромагнитных преобразований и излучений, создавая совокупности преобразований в виде цепей причинения и замкнутых конструкций: электромагнитных волн и элементарных частиц.
В целом, это совсем новая сфера знаний, отличная от теорий строения частиц вещества, но именно эта новая субстанция, по иерархии расположенная внутри вещества, играет принципиальную роль в сопряжении разнородных знаний, поэтому она является ключевым объектом рассмотрения в данной работе.
Поскольку без строительного материала создавать частицы вещества не из чего, теоретики приняли пустотную концепцию и пустились изобретать математические операторы, которые, по их мнению, должны были бы восполнить отсутствие материальной составляющей для построения частиц. Однако, математические соотношения являются всего лишь средством описания объектов и явлений реальности. Причем математика годится для описания только количественных соотношений между явлениями реальности. Математические соотношения вообще не способны служить строительным материалом для явлений и объектов микромира – это всего лишь мысленные объекты, обозначаемые специальными знаками. В микромире никаких математических операторов - значков, стрелок, линий и прочих средств описания - просто нет. К тому же даже в качестве средств описания математические операторы сами по себе ничего не могут. Средства математического описания - операторы переменных и действий с ними - требуют обязательного подключения интерпретатора указанных переменных и требуют осуществителя действий, то есть процессора. Тем самым, математические операторы требуют для своего осуществления - интеллекта в виде естественного сознания человека или искусственного интеллекта в виде компьютера с соответствующими программами. Собственно математический формализм является всего лишь набором знаков на бумаге, абстрактных объектов в голове исследователя или операторов в компьютерной программе.
Из этого следует, что математические инструменты принципиально не годятся для обеспечения построения частиц в реальности. Для физического построения частиц микромира нужна реальная субстанция - материальная, а не мысленнопредставляемая. Но таковую субстанцию создатель теории относительности удалил из своей теории, а его последователи удалили эфир вообще из научного оборота.
Как отмечает Википедия: «Главной причиной, по которой физическое понятие эфира было отвергнуто существующей официальной наукой, стал тот факт, что это понятие после разработки специальной теории относительности оказалось излишним. Из других причин можно назвать противоречивые атрибуты, приписываемые эфиру 19 века — неощутимость для вещества, поперечная упругость, немыслимая по сравнению с газами или жидкостями скорость распространения колебаний и др. Дополнительным аргументом стало доказательство дискретной (квантовой) природы электромагнитного поля, несовместимое с гипотезой непрерывного эфира».
Однако указанные проблемы (ненужность, противоречивость, несовместимость с существующими теориями) вполне решаемы, что говорит о надуманности оснований удаления эфира из науки. Эфир нужен в качестве строительного материала для построения частиц, излучений, электрических и магнитных полей и явлений. Элементы эфира не являются рядомположенными с квантами вещества, у эфира и вещества другой тип взаимоотношений – они расположения на разных этажах в иерархии строения материи – субстанция эфира является основополагающей из всех доступных познанию уровней, кванты эфира своими совокупностями электрические, магнитные явления и электромагнитные преобразования. А уже Следующим в иерархии построения частиц и излучений А частицы вещества и кванты излучений строятся из электрических и магнитных явления и их преобразований. Кроме того, субстанция эфира служит материальной средой и полями, в которых размещаются и происходят все описанные объекты и процессы микромира.
Противоречивость свойств эфира разрешается просто – свойства эфира выбираются такими, какие они у реально существующей субстанции, а несовместимость с существующими теориями разрешается доработкой существующих теорий. В таком понимании эфир становится универсальной материальной субстанцией, имеющей прежнее наименование, но значительно обновленные свойства. Многообразие существующих эфиров устраняется отождествлением эфира с физическим вакуумом и другими вариантами его построения.
Многие свойства вакуума в науке известны, измерены эмпирически и используются в реальности: электрическая и магнитная постоянные, волновое сопротивление, скорость света, постоянная Планка, гравитационный потенциал. Их не нужно выдумывать, они уже есть, остается принять их за свойства эфира и увязать имеющиеся свойства микромира со свойствами макромира. В частности, известно, что величина гравитационного потенциала космического вакуума имеет размерность м2/с2, что позволяет считать величины из разных сфер реальности с2 ⁓ 1/ε0 ٠µ0 ⁓ W/m ⁓ Gm/r - равными или пропорциональными между собой. Это позволяет не только органично встроить в науку эфир и его динамику, как субстанциональную основу всех физических явлений, но и позволяет сопрячь несопрягаемые пока разделы науки – теорию строения частиц, теорию тяготения, электродинамику, теорию систем. Сопрячь как между собой, так и с эфиродинамикой.
Материальность и динамичность эфира
Эфир является не просто понятием, а субстанцией, лежащей в основании микромира. При рассмотрении задачи строения фотонов и электронов встала проблема источника внутренних процессов и движения электронов.
Существующая физика в качестве источника действия видит движение смежных частиц. Эта традиция исходит из понимания действия как интеграла по траектории движения частицы. Физический смысл такого понимания количественной оценки параметра, именуемого «действие» – суммирование энергии движения частицы по траектории за определенный интервал времени: действие в единицах измерения действительно описывается как Дж‧с. Однако в классической динамике эта единица измерения используется для описания момента импульса (количества вращательного движения), поэтому записывается как Дж/Гц, что вполне логично, поскольку частота является количеством оборотов за промежуток времени.
Для электромагнитных величин, не обладающих механической массой, энергию логичнее измерять в эВ (электрон-Вольтах), а по сути правильнее единицу измерения безмассовой энергии называть в Кулон-Вольтах, игнорируя минимальность заряда электрона. Соответственно параметр «действие» в безмассовом мире логичнее измерять в Кл‧В‧с, или в Кл‧Вб = Кл‧В‧с = Кл‧В/Гц = А‧с‧В/Гц.
Произведение нескольких единиц измерения в одной единице постоянной Планка свидетельствует, что описываемый объект является целостной системой, а не элементарной единицей. При этом наличие времени и частоты (Герц), свидетельствует о ее динамичности, показывающей, что описываемый объект вращается и перемещается в пространстве.
Единицы измерения вообще лучше передают физический смысл рассматриваемых величин. Например, умножение величины на секунду для вращательного движения эквивалентно делению этой величины на Герцы или радианы, 1 Герц = 1/секунда.
Все это к тому, что в микромире выявлен квант действия, описываемый постоянной Планка, а величина энергии кванта действия принята в качестве описания элемента субстанции эфира. В сущности, элемент эфира отождествлен с объектом, описываемым постоянной Планка, тогда единицы измерения кванта действия в виде Кл‧В/Гц и энергии Кл‧В приобретают вполне логичный физический смысл: энергия элемента эфира есть энергия вращательного движения, а действие — это та же энергия вращательного движения, но за один оборот. А если взять не полный оборот вращения, а только один радиан, то величина вращательной энергии уменьшится в 2π раз. Действительно, квант действия, описываемый постоянной Планка для полного оборота вращения, равен 6,62‧10-34Кл‧В/Гц, а для поворота на один радиан равен 1,054‧10-34 Кл‧В‧с.
Данная идея отождествления элемента эфира и элемента Планка решает сразу множество концептуальных проблем:
- наделяет каждый элемент эфира энергией вращения, а субстанция эфира в целом становится обладающей энергией, то есть активной;
- придает постоянной Планка вполне определенный физический смысл. Превращает ее из абстрактной размерной константы в величину, описывающую средний размер момента импульса и кванта действия для каждого элемента эфира;
- естественная замкнутость вращательного движения делает каждый элемент эфира отделенным от остальных, что придает субстанции эфира естественную квантованность и дискретность;
- множественность вариантов единиц измерения постоянной Планка, позволяет трактовать ее по-разному для разных применений, но с сохранением общего физического смысла: Дж‧с = Дж/Гц = Кл‧Вб = А‧с‧В‧с = эВ‧с;
- позволяет обнаружить физический смысл всех величин, входящих в явление действия.
Важнейшим аспектом предлагаемой концепции эфира является то, что каждый элемент эфира имманентно соединяет в себе материю и ее движение в виде вращения. При этом заполнение всего пространства Вселенной элементами эфира, описываемыми постоянной Планка, делает субстанцию эфира безграничной в пространстве. Ее присутствие распространяется в бесконечность вдаль и в то же время каждый ее элемент является минимальным квантом действия, что означает пространственную бесконечность в глубину. Придание элементам эфира функции быть строительным материалом для всех физических явлений и объектов придает им неограниченную вложенность, поскольку каждый элемент эфира представляет собой вращающийся дискретный объект, тем самым, содержит в себе нечто материальное и вращающееся. Материальность каждого элемента эфира означает, что он сам является динамической системой, имеющей в себе нечто вложенное и нечто изменяющееся. Элемент такого эфира – это всего лишь достигнутый уровень вложенности и иерархии материи-движения.
Взаимодействия элементов эфира
Описанные соображения конституируют элементы субстанции эфира, делая ее квантованной и высокодисперсной. Кроме собственно элементов эфира необходимо описать их взаимодействие между собой. Эти взаимодействия элементов эфира репрезентируются параметрами вакуума в виде физических величин ε0 и µ0, которые по физическому смыслу в существующей науке являются электрической проницаемостью и сопротивлением соответственно. В данной концепции эти постоянные одновременно являются коэффициентами преобразования электрических явлений в магнитные и обратно, кроме того, одновременно преобразуют линейные перемещения во вращательные и обратно.
В результате выдумывать для взаимодействия элементов эфира ничего не нужно – вся специфика их взаимодействия уже описана в электродинамике. Величина ε0 описывает количественное соотношение между векторами D и E т.е. электрической напряженностью, являющейся пространственной производной от потенциала, и плотностью электрического потока смещения D = ε0E. В сущности, это закон Ома для потоков, протекающих в реальности вакуума со скоростью света. Величина D измеряется в Кл/м2, а напряженность Е измеряется в В/м. Поэтому после сокращения однотипных величин получаем ε0 = 1/Rc, где R электрическое сопротивление, с - скорость света. (Кстати, наличие параметра в виде скорости света в составе электрических и магнитных явлений и их преобразования друг в друга - говорит о том, что все эфирные процессы происходят со скоростью света).
Точно такое же соотношение обнаруживается и для магнитных величин (напряженности и плотности потока): µ0 = R/c, с той лишь разницей, что сопротивление располагается в числителе. В результате получаем простое понимание электрической и магнитной постоянных: µ0 это электрическое сопротивление для потоков, а ε0 - его обратная величина (проницаемость).
Более того, произведение величин ε0 и µ0 в виде 1/ε0µ0 = с2 после подставления в него электрических и магнитных преобразований обретает вид: 1/ε0µ0 = E×H/D×B. В числителе выражения значится величина, именуемая вектором Умова-Пойнтинга, а в знаменателе – объемная плотность энергии элементов Планка, то есть объемная плотность элементов эфира. Числитель показывает плотность потока мощности эфира, передаваемой между элементами, а знаменатель показывает объемную плотность энергии самих элементов эфира, которая по физическому смыслу является давлением. В единицах измерения D выражается как Кл/м2, величина B выражается как Вб/м2, а их произведение как (Кл‧В/м3)/(м/с).
То есть произведение D×B пропорционально объемной плотности энергии, деленной на скорость света. А все выражение 1/ε0µ0 = E×H/D×B = с2 = Gm/r = W/m - пропорционально квадрату скорости света, пропорционально гравитационному потенциалу космической среды, потенциалу массы и все это пропорционально потенциалу эфирной субстанции. Тем самым отношение E×H к D×B показывает способность космического вакуума/эфира порождать или передавать поток мощности по отношению к собственной объемной плотности энергии.
В выражении 1/ε0µ0 = E×H/D×B = с2 участвуют основные электрические и магнитные величины, связываемые уравнениями электродинамики, поэтому квант действия h, выявленный Планком, органично вписывается в соотношения электродинамики и позволяет сопрячь электродинамику с квантовой теорией и теорией гравитации на самом фундаментальном уровне.
На самом элементарном уровне выражение 1/ε0µ0 = E×H/D×B описывает непосредственное столкновение двух элементов эфира. В результате получаем, что величины электрических и магнитных параметров (потоков D и B) выражают разные формы движения одних и тех же элементов эфира: оператор D соответствует линейному движению элемента, а оператор B обозначает вращательное движение элемента эфира. Их произведение D×B означает объединение и передачу обеих форм движения сразу от одного элемента к столкнувшемуся с ним другого элемента эфира. При этом возможно и их раздельная передача движения в виде передачи линейного движения D = ε0E и передача вращения B = µ0H. Передача линейного движения элементов эфира именуется электрическим смещением, а передача вращения именуется кручением. Кроме того, оба оператора D и B именуются индукцией, то есть наведением движения в смежный элемент эфира.
Таким образом, можно принять, что в природе проявляются как раздельные передачи движения: отдельно вращательные, которые именуются магнитными, отдельно линейные потоки, которые именуются потоками смещения и электрическими потоками, а также общими передачами движения между элементами, которые репрезентируют гравитационные потоки.
Для электрических и магнитных потоков и их преобразований друг в друга электродинамика дает практически полное описание различных вариантов осуществления. А для гравитационных потоков эту разработку еще только предстоит осуществить. В данном случае, то есть при разработке электромагнитного строения электрона, целесообразно более подробно остановиться на электромагнитных преобразованиях форм движения элементов, а гравитационные изложить позже.
Электрический потенциал и магнитный поток
Для понимания величины постоянной Планка использовано соотношение величин из электродинамики: Вебер = Вольт‧секунда = Вольт/Герц. Магнитный поток, измеряемый в Веберах, в электродинамике и эфирной теории понимается как замкнутое вращательное движение. Соответственно электрический потенциал, определяемый через магнитный поток, тоже должен пониматься, как вращательное движение, с тем различием, что магнитный поток — это тоже вращательное движение, но за один оборот: Вебер = Вольт/Герц.
Отсюда выводится понимание потенциальной энергии, как замкнутой самой на себя энергии вращения. Энергия в физике понимается как количественная мера движения, но потенциальная энергия в традиционном понимании становится нелепостью – «потенциальным движением», в то время как движение не может быть потенциальным, оно может быть только актуальным. Предложенное понимание потенциальной энергии как энергии замкнутого движения устраняет указанную нелепость. Замкнутое вращательное движение остается актуальным, осуществляющимся здесь и сейчас, и в то же время полностью локализованным в определенной области пространства, тем самым, не проявляющимся во вне, тем самым потенциальным.
Соотношение магнитного потока и магнитной индукции
Эти физические величины в единицах измерения связаны как: Тл = Вб/м2
Магнитная индукция является поверхностной плотностью магнитного потока. Применительно к субстанциональному объяснению этих явлений через эфир отождествление поверхностной плотности магнитного потока и магнитной индукции играет ключевую роль для понимания физической сущности этих явлений. Индукция по определению есть наведение некоторого явления в другом месте, тем самым, является разновидностью действия. Наведение — это же порождение чего-то где-то. А поверхностная плотность потока есть количественная оценка потока. Если магнитный поток является замкнутым, проще говоря, является вращением, то наведение магнитного потока становится кручением субстанции, соседствующей с исходным потоком.
В эту идею прекрасно вписывается уравнение Максвелла rot E = - dB/dt. Кручение смежных потоков эфира естественным образом дает знак минус, поскольку одно вращение наводит новое вращение в смежном элементе, но в противоположном направлении – на подобие шестеренок. Кроме того, пространственная производная «ротор», как операция объемного вращения и кручения смежного элемента, также вписывается по смыслу в суть происходящих явлений. Электрическая напряженность Е является градиентом распределения в пространстве электрического потенциала (E = - grad φ), измеряемого в Вольтах/метр (или в Вебер‧Герц/метр). Вращение распределенности в пространстве электрического потенциала (E = - grad φ), собственно, и есть кручение смежной субстанции rot (grad φ), только со знаком минус, то есть переданное в смежный элемент эфира вращение происходит в обратном направлении исходному вращению: минус dB/dt.
Соотношение электрического потока, заряда, индукции
Электрические явления отличаются от магнитных типом перемещения элементов эфира. Электрические явления есть линейные перемещения, магнитные – вращательные. В любом случае это процессы, а не статичности. Из электродинамики известно, что электрический заряд и электрический поток исчисляются одной формулой и измеряются одной и той же единицей измерения – Кулоном: Q = ∫s DdS = Фэ.
У собственно потоков, как процессов, нет полярности, она условна. Электрические потоки в части полярности для частиц различаются как потоки во внутрь частицы и потоки во вне частицы. Сумма потоков во внутрь частицы принята в качестве отрицательного потока, а сумма потоков из частицы принята в качестве положительного потока.
Для магнитного потока полярности приняты тоже условно, их можно найти в виде различия направления вращения элементов эфира и их совокупностей в виде потока. Вращение в одном направлении дает одни магнитные полюса, а вращение в противоположном направлении меняет полюса магнита на противоположные. Таким образом, полярность электрических и магнитных потоков является условной. У потоков нет полярности, как таковой – ни у линейных потоков, ни у вращения/кручения.
Нужно отметить, что электрический заряд частицы является порождением (свойством) большого коллектива элементов эфира, организованных, упорядоченных и локализованных в определенном месте пространства. Электрический заряд для частиц есть сумма (интеграл) от поверхностной плотности потоков смещения (или электрической индукции) по замкнутой поверхности: Q = ∫s DdS = Фэ. Если поверхность не замкнута, то получается не заряд, а просто поток плотности электрического смещения.
В итоге получаем, что электрический заряд — это отклонение плотности элементов эфира от среднего значения по эфирной среде. Электрический поток и электрический заряд измеряются в Кулонах. Электрический поток естественным образом изменяет электрический заряд. Если поверхность, сквозь которую течет поток не замкнута, то электрическая индукция D порождает изменение плотности элементов эфира как спереди, так и сзади условной незамкнутой поверхности, тем самым, электрический поток смещения всегда порождает два противоположных заряда. В этом смысле моно полярного объекта под названием электрический заряд – не существует.
Сам элемент эфира не имеет заряда. Соответственно электрический заряд — это характеристика коллектива элементов эфира. В общем случае перемещения элементов носит случайный характер, поэтому заряд, как плотность элементов эфира, стремится к некоему среднему значению. Отклонение локальной плотности от средней плотности элементов эфира естественным образом стремится к растеканию: div D = p. Однако существует объект, в котором электрический заряд (отклонение плотности эфира от среднего значения) удерживается в локальной области пространства и этот объект именуется элементарной частицей, например, электрон, протон или позитрон. Какой полярности удерживается совокупность электрических потоков частицей – втекающих или вытекающих – предопределяет полярность заряда частицы. У собственно электрического потока смещения полярности нет. Полярность возникает у заряда частицы. В этом смысле элемент эфира, даже будучи произведением электрического и магнитного потоков, не имеет ни электрической, ни магнитной полярности. Но изменение и стабильное удержание объемной плотности элементов эфира в локальной области пространстве относительно некой средней плотности среды порождает стабильный электрический заряд. А изменение объемной плотности количества вращения элементов эфира в пространстве относительно некой средней плотности есть электрический потенциал, он же магнитный (вращательный) заряд.
Из приведенных соображений также следует, что плотность электрического потока D и электрическая индукция D являются одним и тем же физическим параметром. Обе величины измеряются в Кл/м2. Индукция констатирует физический смысл величины, как наведение движения в смежных элементах эфира, а поверхностная плотность электрического потока характеризует интенсивность потока и электрической индукции. Напоминаю, что электрическая индукция есть наведение линейного движения (смещения) элементов эфира.
Индуктивность и емкость
Индуктивность и электрическая емкость, как электромагнитные параметры, близки по физическому смыслу со своими магнитными и электрическими проницаемостями ε0 µ0.
Смысл электрической емкости выявляется наиболее просто – это то же самое отношение Кл/В = Ф, только в отличие от ε0 = Ф/м - без деления на метр (r), что означает отсутствие пространственного зазора. В формуле Ф/м есть, а просто Фарада - нет. Соответственно, увеличение электрической емкости означает увеличение вместимости элементов эфира при одном и том же их потенциале (скорости вращения каждого).
Точно такой же физический и материальный смысл подходит и для индуктивности = Вб/А, для магнитной константы – (Вб/А)/м = Гн/м. Учитывается пространственный зазор между элементами эфира.
В веществе проницаемость ε0 увеличивается, что означает увеличение зазоров между элементами, соответственно, плотность электрического заряда уменьшается (заряд электрона отрицательный, меньше средней по среде).
А скорость вращения от увеличения зазоров не изменяется, поэтому µ0 не изменяется. Скорость вращения передается от элемента к элементу и зависит от их спрятанной внутри элементов (потенциальной) скорости вращения. Меняется скорость передачи скорости от элемента к элементу, но не сама величина скорости вращения. Поэтому скорость распространения света в электроне и в веществе уменьшается по сравнению со скоростью распространения света в чистом вакууме.
Так что скорость распространения света в электронах и вообще в веществе уменьшается и за счет увеличения зазоров при линейной передаче движения, и за счет увеличения интервалов времени при передаче вращательного движения.
Поскольку гравитационный потенциал пропорционален квадрату скорости, то он уменьшает потенциал космической среды за счет квантовых дырок в массиве эфира и, тем самым, уменьшения плотности эфира. Поэтому гравитация вблизи земли уменьшает не только потенциал среды, но и скорость распространения света сквозь космический вакуум вблизи Земли (и вблизи других источников гравитации). Гравитация уменьшает скорость распространения света также, как уменьшается скорость распространения света в веществе.
Экспериментальное подтверждение электромагнитного эфира
Подтверждение материальности и электромагнитного характера эфира пришло с неожиданной стороны – с 2019 года принят эталон единицы измерения электрического потенциала (Вольта) через величину постоянной Планка h. Эта величина рассмотрена выше в связи с тем, что h принята здесь в качестве описания элемента эфира.
Эталон Вольта до внедрения квантовых эталонов
Раньше вольт воспроизводили с опорой на нормальные элементы (чаще всего — элементы Вестона). Это электрохимические ячейки со стабильной ЭДС: у насыщенного элемента Вестона она примерно равна 1,0186 В при 20 ∘C. Группу таких элементов держали в строго контролируемых условиях и считали первичным эталоном ЭДС/напряжения. Точность была высокой, но всё же ограниченной: элементы стареют, чувствительны к вибрациям и температуре, а абсолютное значение нужно было периодически сверять с абсолютными методами.
________________________________________
Современный эталон: эффект Джозефсона
Сейчас первичный эталон вольта базируется на эффекте Джозефсона в сверхпроводниках. Это квантовый эффект: если переход Джозефсона облучать электромагнитным излучением с частотой f, на нём возникает строго определённое напряжение U, связанное с частотой формулой:
dφ/dt = 2eU/h
где:
• h — постоянная Планка,
• e — элементарный заряд,
В современной СИ константа Джозефсона KJ=483597,84841697 ГГц/В (значение следует из фиксированных значений h и e). Это значит, что, задавая точную частоту (которую можно измерять очень точно через стандарты частоты, например, атомные часы), можно получать точно известное напряжение.
На практике используют массивы переходов Джозефсона (тысячи и десятки тысяч переходов, соединённых последовательно). Так получают эталонные напряжения в диапазоне до 10 В и выше с относительной неопределённостью на уровне 10-9 и лучше.
Как выглядит джозефсоновский переход на практике
Типичный вариант — туннельный переход: два сверхпроводящих электрода, разделённых очень тонким слоем диэлектрика (толщиной в единицы нанометров). Также работают и другие «слабые связи»: узкие сужения, тонкие прослойки нормального металла и т. д. Главное — чтобы между сверхпроводниками сохранялась когерентность (связь волновых функций).
Для эталонов используют не одиночные переходы, а массивы из тысяч или десятков тысяч переходов, соединённых последовательно. Тогда суммарное напряжение равно сумме напряжений на каждом переходе, и можно получать, сохраняя квантовую точность.
Подробности исчисления можно узнать в литературе или на рисунке.
Однако в построении устройства, эмпирически реализующего эталон единицы измерения электрического потенциала и ЭДС (Вольта), важными аспектами являются:
во-первых, физической природой электрического потенциала является скорость вращения элементов Планка, скорость вращения, собственно и является физическим смыслом электрического потенциала. Электрический потенциал – это скорость вращения элементов субстанции эфира.
во-вторых, физическая реализация устройства на практике, экспериментально доказывает реальное существование вращающегося элемента субстанции эфира, участвующего в построении устройства, реализующего эталон единицы измерения - Вольта.
в-третьих, постоянная Планка вовсе не является простым размерным коэффициентом пропорциональности, связывающим физические величины, а является самостоятельным квантовым объектом, лежащем в основании всего микромира.
В целом можно отметить, что принятие в качестве элемента эфира квантовый объект, описываемых постоянной Планка, придает эфиру всеобщность проявления и применения. Постоянная Планка используется во всей физике микромира и электродинамике. На ее основе задается эталон электрического потенциала и реализуется в материальном объекте, служащем наиболее точным инструментом количественного значения электрического потенциала, ставшим эталоном, принятым международным бюро мер и весов.
Добавлено спустя 6 дней 21 час 37 минут 10 секунд:
При выставлении статьи не удалось встроить схему эталона измерения электрического потенциала. Приходится исправлять по данным, имеющимся в сети:
Эталон выполнен в реальности на основе сверхпроводника, определение Вольта строится на эффекте Джозефсона.
Эффект Джозефсона — это протекание сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Если такой переход облучить микроволновым (СВЧ) излучением, на его вольт-амперной характеристике появляются квантованные ступени напряжения. Их величина строго связана с частотой излучения и фундаментальными физическими константами.
Ключевая формула:
Vₙ = F · n / K_J,
где:
Vₙ — n-я квантовая ступень напряжения;
F — частота СВЧ-излучения (контролируется с высокой точностью, например, системой фазовой автоподстройки частоты — ФАПЧ);
n — целое число (номер ступени);
K_J — константа Джозефсона, равная 2e / h (где e — элементарный заряд, h — постоянная Планка).
Значение константы Джозефсона, зафиксированное 18-й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1990 году, составляет 0,483 597 9 ГГц/мкВ. Этим методом величина вольта однозначно связывается с эталоном частоты, задаваемым цезиевыми часами.
Вывод
Эталон вольта на основе эффекта Джозефсона — это современный «естественный» эталон, который позволяет с высочайшей точностью воспроизводить единицу напряжения, опираясь на фундаментальные константы. Он служит основой для калибровки измерительных приборов и обеспечивает единство измерений в России и на международном уровне.
- Код ссылки на тему, для размещения на персональном сайте | Показать
