Scientific Information

زندگي تكثير ثروتی است كه نامش محبت است

نظریه وجود جرم منفی، با توجه به رابطه جرم انرژی اینشتین E=mc2
ساعت ٩:٢٦ ‎ق.ظ روز سه‌شنبه ٤ آبان ۱۳۸٩  

چکیده:

با تقارن موجود در طبیعت برای تمام ذرات هم جرم منفی و هم جرم مثبت در نظر می گیریم (این نامگذاری به معنی آن نیست که آنها دارای بار الکتریکی مثبت یا منفی باشند) جرم منفی قابل رویت نمی باشد.

از اتم هیدروژن شروع کرده ایم و توزیع جرم منفی در اطراف هسته اتم هیدروژن به نحوی در نظر گرفته شده که یا نتایج تجربی اسپکتروسکپی اتم هیدروژن در ارتباط باشد.

بین دو ذره مختلف از جمله الکترون و پروتون در اتم هیدروژن می تواند جزیی از انرژی جرمی مثبت یکی با جزیی از انرژی منفی دیگری و بالعکس آن اثر کرده که ضمن آن پیوند دو ذره صورت میگیرد و پرتو الکترومغناطیسی تابش می شود.  ( طبق رابطه اینشتین برای جرم، انرژی جرمی   E=mc2  در نظر میگیریم) برای جدا سازی الکترون از اتم هیدروژن که مقداری از جرم الکترون و پروتون ضمن پیوند کاسته شده و تبدیل به پرتو گردیده ، چنانچه این اتم تحت تابش پرتوی به انرژی مناسب واقع گردد  ضمن تامین کسری از جرم منفی و مثبت برای هریک (الکترون و پروتون) الکترون از اتم خارج و آزاد میگردد.

در مثال دیگر چنانچه دو ذره الکترون و پوزیترون مجاور هم واقع شوند کل انرژی جرمی منفی یکی با کل انرژی جرمی  مثبت ذره دیگر و بالعکس اثر کرده، که طی آن انرژی جرمی ها تماما تبدیل به انرژی پرتو گاما خواهد شد. و چندین مثال های دیگر که در متن آمده است.

مقدمه:

در این نظریه بنا به قرارداد برای تمام ذرات معمولی اعم از ذرات الکترون ، پروتون، نوترون... و یا سایر اجسام که در طبیعت با آنها سرو کار داریم و می شناسیم، جرم مثبت نسبت میدهیم. از طرف دیگر به هریک از این ذرات یا اجسام علاوه بر جرم مثبت جرم منفی هم نسبت میدهیم. جرم های منفی بطور مستقیم قابل رویت نمی باشند و هنوز هم نتوانسته اند با دستگاههای فیزیکی آنها را آشکار سازند. این نامگذاری های جرم مثبت و جرم منفی به مفهوم دارا بودن بار الکتریکی منفی یا بار مثبت و یا بدون بار بودن آنها نمی باشد.

در چند دهه اخیر بویژه دهه حاضر مقالات پژوهشی مختلفی برای به اثبات رساندن وجود جرم منفی در مجلات معتبر علمی منتشر شده است. (مرجع 1 الی 7)

در اینجا ابتدا به ذکر دلایلی می پردازیم که چرا علاوه بر جرم معمولی که آنرا جرم مثبت می نمایم، جرم منفی نیز وجود دارد. در طبیعت برای نیرو ها و اثر متقابل آنها تقارن وجود دارد. اولا در طبیعت بار الکتریکی مثبت و منفی وجود دارد که باهم متقارند. ثانیا عقربه مغناطیسی یک قطب شمال و یک قطب جنوب موجود است که این دو قطب هم حالت متقارن دارند. ثالثاً جهت اسپین الکترون در اتمهای چند الکترونی بعضی به طرف بالا و بعضی دیگر به طرف پایین است. که همین موضوع برای اسپین نوکلئونها در هسته های چند نوکلئونی نیز مطرح است.

با توجه به این تقارن ها در طبیعت پیش بینی می کنیم که در طبیعت، هم باید دو نوع جرم مثبت منفی وجود  داشته باشد.

اینک دو فرض برای خصوصیات جرم منفی قائل می شویم.

1-     مقدار جرم منفی یک ذره با مقدار جرم مثبت همان ذره مساوی است.

2-  جرم مثبت یک ذره نمی تواند بر جرم منفی خود اثر کند. به همین ترتیب جرم منفی یک ذره نمی تواند بر جرم مثبت خود تاثیر بگذارد. نه به صورت جزئی و نه به صورت کلی و در نتیجه پرتو الکترومغناطیسی تابش نمیگردد. ولی جرم منفی یک ذره می تواند با جرم مثبت ذره ی دیگر این تبدیل را صورت دهد. بنا به رابطه اینشتین  E=mc2  و یا

 

تبدیل جرم به انرژی انجام میگیرد که با بیان دقیقتر انرژی جرمی مثبت یک ذره (که آنرا طبق معمول با  E=mc2 نمایش میدهیم) به همان مقدار انرژی جرمی منفی ذره دیگر (که آنرا به E=c2 نشان میدهیم)، اثر کرده و تولید دو و یا ندرتا سه فوتون (پرتو الکترومغناطیس) می نماید. معمول بر این است که این پدیده را Pair Annihilation که به معنی نابودی زوج می باشد، می نامند. ولی با توجه به قوانین پایستگی انرژی، اندازه حرکت و غیره بجای بکار بردن نابودی جرم، تبدیل انرژی جرمی به پرتو الکترومغناطیس و یا عکس این پدیده یعنی بجای پدیده تولید زوج، تبدیل انرژی الکترومغناطیسی به انرژی جرمی مثبت  E=mc2  و منفی E=c2 را به کار می بریم .

 در مقالاتی که اخیرا به چاپ رسیده جرم منفی را (Tachyon) نامیده اند. در مقاله ای که از اینجانب در مجله علمی داخلی به نام اطلاعات علمی سال سوم شماره 8 در اول اردیبهشت سال 1367 در صفحات 10 و 11 به صورت مقدماتی درباره جرم منفی به چاپ رسیده بود، نام جرم منفی را nass در مقابل جرم مثبت mass گذاشته بودم. (مرجع 7) .

برای شروع مطالعه در باره جرم منفی از ساده ترین اتم یعنی اتم هیدروژن که شامل یک پروتون و یک الکترون است آغاز می کنیم. بنا به فرضیه اول که مقدار جرم مثبت یک جسم با مقدار جرم منفی همان جسم مساوی گرفتیم مثلا مجموع جرم مثبت و منفی پروتون MeV/c2 938.27 و برای نوترون  MeV/c2939.57 و الکترون را MeV/c20.511 می باشد که نیمی از هر کدام جرم مثبت و نیمی دیگر جرم منفی آن ذره می باشد.

در اتم هیدروژن طبق مدل بوهر، با توجه به نیروی کلمبی بین پروتون و الکترون مدارهای مجاز برای الکترون حول هسته در نظر گرفته شده که با اعداد کوانتوم اصلی  n1, n2, n3 مشخص شده اند. طبق این مدل مقدار انرژی

الکترون و شعاع این مدارها قابل محاسبه است که با مقادیر تجربی اسپکتروسکپی سازگار می باشند. علاوه بر این در مکانیک کوانتوم با در نظر گرفتن نیروی الکتریکی کولمبی بین الکترون و پروتون از حل معادله شرودینگر همین اعداد کوانتومی اصلی را می توان بدست آورد. جدول (1)

نحوه توزیع جرم منفی:

ابتدا هدف تعیین مقدار انرژی جرم منفی می باشد که در خارج از پروتون آن را احاطه کرده است. این نحوه توزیع جرم منفی پروتون باید به گونه ای باشد که چنانچه الکترون آزاد، به یکی از تراز های انرژی مجاز منتقل شود، قسمتی از جرم مثبت الکترون به جرم منفی پروتون در این تراز طی رابطه  E=mc2 که تبدیل جرم به انرژی است باعث تولید پرتو الکترومغناطیس (فوتون) گردد و بدین طریق با مقداری کم شدن انرژی جرمی مثبت الکترون و نیز انرژی منفی پروتون، الکترون ها در اتم هیدروژن مقید و یا پیوند خواهد داشت.

برای اتم هیدروژن   که دارای یک پروتون و یک الکترون است، طبق مدل بوهر الکترون در تراز های ( یا مدارهای دایره ای ) با کوانتوم اصلیn دارای انرژی En و شعاع مداری rn  

که به ترتیب؛

و

می باشند . چنانچه حاصل ضرب این دو مقدار را پیدا کنیم خواهیم داشت؛

و چنانچه در این رابطه انرژی E بر حسب eV (الکترون ولت) و شعاع r   بر nm حسب باشد داریم که:

با بیان دیگر برای اعداد مختلف کوانتوم اصلی داریم که

E1r1= E2r2= E3r3=…..E’r’=0.71944 eVnm   

در جدول 1 بازاء اعداد کوانتوم اصلی n  مقادیر شعاع تراز ها برحسب  nm   و انرژی برحسب eV وارد شده است.

جدول (1) مشخصات انرژی و شعاع تراز ها برای کوانتوم های اصلی n

E (eV)

r (nm)

n

13.6

0.0529

1

3.4

0.2116

2

1.51

0.4761

3

0.85

0.8464

4

0.544

1.325

5

0.377

1.9044

6

0.2775

2.5921

7

0.2125

3.3856

8

0.1629

4.2849

9

0.136

5.29

10

 

 

 

 

 

 

 

 

با استفاده از رابطه (2) و جدول (1) نمودار تغییرات E برحسب را رسم میکنیم:

این نمودار با توجه به نقاط تجربی که بوسیله آزمایش های اسپکتروسکپی برای اتم هیدروژن صورت گرفته، بدست آمده که در جدول (1) نیز این مقادیر داده شده است و در ضمن این مقادیر با مدل اتمی بوهر و معادله شرودینگر سازگار است.

نمودار(1)

 

اینک از رابطه (2) که از مدل بوهر و معادله شرودینگر بدست آمده، نمودار تجربی (1) را از دو طرف ادامه میدهیم.

اولا  برای  فاصله های  کوتاهتر از  شعاع  اولین  مدار  الکترون  در اتم  هیدروژن  که  برابر  با nm 0529.0 است شروع می کنیم و تا مرز پروتون که شعاع پروتون در حدود r0=1.2x10-6 nm می باشد و انرژی الکترون در این نقطه 6x105 eV خواهد بود، ادامه میدهیم.

ثانیا برای فاصله های دور مثلا  برای عدد کوانتومی اصلی 100=n که بطور دلخواه انتخاب شده است nm     r=5.29x102 و انرژی مربوط به آن  13.6x10-4 eV می باشد. نمودار را در این قسمت هم ادامه میدهیم. با مقایسه فاصله در دو حد، نسبت این دو مقدار به هم 108 و نسبت انرژی ها 109 است.

با این گستردگی مقادیر انرژی و فاصله، برای نمایش دادن نمودار تغییرات E بر حسب r که مجموعه نقاط تجربی و دو نقطه حدی را شامل می شود، با مقیاس های لگاریتمی به صورت زیر رسم می کنیم.

نمودار (2)

]در مورد نقطه ای که تقریبا در وسط این نمودار است و با دایره مشخص شده است، بعدا مطالبی ذکر خواهد گردید[

اینک برای تعیین مقدار انرژی جرم منفی که در اطراف پروتون توزیع شده است ابتدا از همان رابطه (2) نمودار تغییرات بین دو نقطه حدی را با مقیاس معمولی به طور شماتیک رسم می کنیم.

نمودار (3)

سطح زیر این نمودار E برحسب r یعنی S برابر است با

 

و یا:                                                                  S=14.32 eVnm

 

و اما انرژی مربوط به جرم منفی که در خارج از هسته (پروتون) می باشد مساوی با حاصل ضرب

S در  بنابراین داریم که ؛

توجه شود که با تغییر عدد کوانتومی اصلی بجای 100 مثلاً 10 و یا 1000 این مقدار تا حدودی تغییر خواهد کرد.

با ورود الکترون آزاد به یکی از تراز های انرژی مثلاٌ n=1 طبق مدل بوهر که با نتایج معادلات شرودینگر نیز سازگار است، شعاع آن 0.0529 nm است، مقداری از جرم منفی پروتون با همین مقدار از جرم مثبت الکترون و بالعکس برهم اثر کرده که در نتیجه آن مقدار این دو انرژی جرمی تبدیل به انرژی الکترومغناطیسی میشوند. انرژی این پرتو eV13/6 است که از اتم تابش می شود. ضمن گسیل این تابش، اتم هیدروژن با انرژی کمی عقب زده خواهد شد.

  در اینجا متذکر می شویم که در محاسبات صورت گرفته، تقریب هایی صورت گرفته است. اولاٌ به علت آن که جرم الکترون خیلی کمتر از پروتون می باشد،         me=mp/1836 مقدار جرم منفی الکترون نسبت به پروتون کم ونیز این جرم در محدوده کوتاهی از الکترون توزیع شده است. ثانیاٌ بحث ما فقط درباره کوانتوم اصلی   (n) محدود بوده است و در مورد کوانتوم گشتاور زاویه ای ( l )  و گشتاور مغناطیسی (ml) بحثی نشده است.

 حال چنانچه پروتون را به صورت کره ای به شعاع  fm  1/2و توزیع جرم مثبت و منفی در داخل آن را بطور یکنواخت بگیریم، می خواهیم طبق نظریه وجود جرم منفی مقدار این جرم منفی را در داخل پروتون نیز تعیین کنیم. اگر جرم منفی در خارج از پروتون را به mx  و مقدار جرم منفی را در داخل حجم پروتون به را mi  نمایش دهیم مقدار جرم منفی کل مربوط به پروتون برابر

         xc2+mic2 

میباشد و طبق آنچه که قبلا اظهار شده مقادیر جرم مثبت هر ذره از (جمله پروتون) با جرم منفی آن مساوی است. و چون انرژی معادل جرم پروتون روی هم رفته 938.27 MeV است که نیمی از آن یعنی 469.14 MeV  مربوط به جرم مثبت است و نیمه دیگر مربوط به جرم منفی آن بوده است. بنابراین مقدار انرژی معادل جرم منفی داخل پروتون به اندازه  ic2=(469.14-54) MeV  و یا  415.14 MeV می باشد.

در شکل زیر نمودار های تغییرات جرم منفی به صورت نقطه چین و جرم مثبت پروتون]با خط پیوسته[ برحسب r ( فاصله تا مرکز پروتون) بطور شماتیک رسم گردیده است.

نمودار (4)

مثال 2

اتم موئونی; حال بجای اتم هیدروژن که شامل یک الکترون و یک پروتون می باشد یک اتم موئونی که از یک موئون و یک پروتون تشکیل یافته در نظر می گیریم بار الکتریکی موئون منفی و مقدار آن برابر بار الکتریکی الکترون است ولی جرم موئون 207 برابر جرم الکترون است با توجه به جرم کاهش یافته موئون در اتم موئونی داریم که ،

 

 

شعاع مدار موئون اتم موئونی در تراز با کوانتوم اصلی n=1 بنا به نظریه بوهر برابر است با:

و یا     284/4 fmمی باشد.

و انرژی آن برابر است با:      E=13/6 x 186 = 2529/6 eV                     

لازم به ذکر است که جرم موئون 0.11 جرم پروتون است. بنابراین جرم منفی آن نسبتا در مقایسه با جرم منفی پروتون کم و جرم منفی آن تا فاصله کوتاهتری نسبت به جرم منفی پروتون توزیع شده است.

در اینجا متذکر میشویم که برای تعیین انرژی پیوندی بین موئون و پروتون، در اتم موئونی نیز باید علاوه بر اثر جرم منفی پروتون بر جرم مثبت موئون، می بایست اثر جرم منفی موئون بر جرم مثبت پروتون نیز دخالت داده شود. که این اثر به علت فاصله نسبتاً کم موئون با پروتون می باشد. ولی تا حدودی قابل ملاحظه است. ما در اینجا برای ساده کردن موضوع از دخالت آن صرفنظر نموده ایم.

با این حال و با تقریب بکار گرفته شده، چنانچه بازهم حاصل ضرب انرژی در شعاع تراز موئون برای اتم موئونی حساب کنیم همان مقدار ثابتی که برای اتم هیدروژن داشتیم، بدست خواهد آمد.

در همان دستگاه مختصات E برحسب r که برای اتم هیدروژن رسم نمودیم نمودار(2) نقطه ای به مختصات E وr مربوط به اتم موئونی وارد شده که این نقطه نیز بر نمودار مربوط به اتم هیدروژن در قسمت ادامه داده شده منطبق است.

مثال 3

اینک بجای اتم هیدروژن که شامل یک پروتون و یک الکترون می باشد، هسته دوترون را در نظر می گیریم. دوترون هسته اتم دوتریوم است که از یک پروتون و یک نوترون تشکیل شده است. در اینجا بحث کوتاهی در مورد آنچه را که نیروی قوی هسته ای نام دارد، و باید منشاء وجودی آن را اثر جرم منفی یک نوکلئون بر جرم مثبت نوکلئون دیگر و بالعکس آن است مطرح می کنیم:

میدانیم که بین پروتون و نوترون و همچنین بین دو نوترون و نیز بین دو پروتون با بیانی نیروی قوی هسته ای اثر می کند. ( البته همچنین میدانیم که بین پروتون با پروتون علاوه بر نیروی قوی هسته ای نیروی ضعیف تر کولونی نیز اثر می نماید.)

بنا به نظریه وجود جرم منفی، قسمتی از جرم منفی یکی از نوکلئون های دوترون، نوترون بر قسمتی از جرم مثبت پروتون،و بالعکس قسمتی از جرم منفی پروتون بر جرم مثبت نوترون اثر کرده مجموع انرژی جرم های مثبت و نیز انرژی جرم های منفی از آن بر اساس رابطه اینشتین: E=mc2  و یا:

DE=Dmc2 +Dc2

به انرژی الکترومغناطیسی تبدیل می شود این انرژی پرتو تابشی برابر MeV 2.225 می باشد.

محاسبه و آزمایش نشان داده است که شعاع پروتون در حدود fm 1.2 است. شاید بتوان شعاع نوترون را نیز همین مقدار فرض کرد. از طرف دیگر محاسبه و آزمایش نشان داده است که شعاع دوترون تقریبا برابرfm 2.21  می باشد. با توجه به این فاصله کوتاه بین پروتون و نوترون در هسته دوترون به گونه ای خواهند بود که قسمتی از جرم مثبت نوترون با قسمتی از جرم مثبت پروتون، یکدیگر را می پوشاند. علاوه بر این قسمتی از جرم منفی نوترون در قسمت حجم داخلی پروتون قبلا، و قسمتی از جرم منفی پروتون در قسمت داخلی نوترون وجود داشته اند. که آنها هرکدام ضمن اثر جرم منفی یکی با جرم مثبت دیگری تبدیل به انرژی الکترومغناطیسی شده اند. این موضوع بعلاوه نشان میدهد که هریک از نوکلئون ها در موقعیتی واقع شده اند که تراکم جرم منفی نوکلئون دیگر در این ناحیه زیاد است که بدین علت اثر مقدار جرم منفی یکی بر جرم مثبت دیگری زیاد می باشد که در نتیجه تبدیل این انرژی جرمی ها به انرژی الکترومغناطیسی نسبتا زیاد خواهد بود. انرژی پرتو تابشی برابر MeV 2.225 می باشد. بنابراین مقدار جرم دوترون به اندازه  MeV/c2 2.225 از مجموع جرم پروتون آزاد و نوترون آزاد کمتر است.

با توجه به توزیع جرم منفی هر نوکلئون در صورتیکه فاصله دو نوکلئون، دوترون مقداری زیادتر شود، اثرات جرم منفی یک نوکلئون بر جرم مثبت نوکلئون دیگر، خیلی کم خواهد شد و پیوند بین آنها قطع خواهد گردید که این دلیل روشنی برای کوتاه بودن برد نیروی هسته ای می باشد که باز هم این موضوع صحت نظریه وجود جرم منفی را تائید می کند.

برای هسته هایی که تعداد نوکلئون های آنها (عدد جرمی A) زیاد است که آنها را هسته های نیم سنگین و یا سنگین می نامند، یکی از نوکلئون ها که در قسمت داخلی هسته ( نه آنکه در پوسته ) هسته واقع است، اثر جرم منفی نوکلئون هایی که آن را احاطه کرده اند بر جرم مثبت آن زیاد است و نیز اثر جرم منفی این نوکلئون ذکر شده بر جرم مثبت نوکلئونهای اطراف آن زیاد می باشد. انرژی حاصل از این تبدیلات جرم های منفی به جرم های مثبت و بالعکس برای یک نوکلئون که در قسمت داخلی هسته است حدوداً MeV 8 می باشد که در مقایسه با انرژی مربوط به دوترون MeV 2.225 قابل انتظار می باشد. دقت شود که انرژی پیوندی مربوط به نوکلئون هایی که در قسمت پوسته هسته ای می باشد، کمتر از نوکلئون های قسمت مرکزی است.

در اینجا متذکر می شویم که با نظریه وجود جرم منفی نتایجی که از آن در منشاء نیروی قوی هسته ای و مقدار نیروی بین نوکلئونها و نیز برد کوتاه این نیرو را به دست می دهد به خوبی قابل توجیه است.

مثال 4

مقدمه: برای ذرات باردار، ذره و پاد ذره به دو ذره ای اطلاق می شود که جرم ها و سایر خواص آنها با هم یکی ولی از لحاظ بار الکتریکی، یک ذره مثبت و دیگری منفی باشد. ذراتی که معمولا در طبیعت فراوان ترند، ذره می نامیم مثل الکترون (e-) که بار آن منفی است و پاد ذره آن پوزیترون (e+) می باشد که جرم آن برابر با جرم الکترون و بار الکتریکی آن مثبت است.

در مثال دیگر پروتون که دارای بار الکتریکی مثبت است، ذره (P) و پاد پروتون آن ذره ای است که جرم آن برابر جرم پروتون و بار الکتریکی آن منفی می باشد که آن را به صورت () نمایش می دهند. و اما برای ذراتی که بدون بار الکتریکی باشند، مثلا دو ذره در عمل یکی از این دو را بطور دلخواه ذره و دیگری را پاد ذره میگیریم. به طور کلی چنانچه یک ذره و یک پاد ذره در مجاورت هم باشند، کل جرم منفی یکی بر جرم مثبت دیگری و بالعکس کل ذره مثبت همان ذره مثبت اولیه به کل جرم منفی ذره دوم اثر می نماید و بدین صورت کل جرم دو ذره تبدیل به انرژی الکترومغناطیسی(

 

g

) میگردد.

در مثال (4)، نمونه های مختلفی را مطرح می کنیم بر خلاف آنچه که در مثال های قبلی دیدیم در این پدیده ها، کل انرژی جرمی موجود، به انرژی الکترومغناطیسی تبدیل می شود. به عنوان یک مثال که در طبیعت اتفاق می افتد ذره (e-) الکترون با پاد ذره آن (e+) باهم اثر می کنند. بدین صورت:

 

 e+ + e- = g1+g2

mc2 + m’c2=

 

g1+g2

 

که در رابطه اخیر، m  مجموع جرم منفی و مثبت الکترون می باشد که برابرMeV 0.511 و m’ مجموع جرم منفی و مثبت پوزیترون است، که آن هم  MeV0.511 می باشد که و انرژی هریک از پرتو های γ نیز MeV  0.511 است

بعد از اتفاق افتادن این پدیده هیچ جرم وجود نخواهد داشت که طبق رابطه اینشتین انرژی جرمی به انرژی الکترومغناطیس تبدیل می گردد. در اینجا اضافه می نماید که با احتمال کمی هم بجای دو فوتون سه فوتون تابش شود.

نمونه دیگری از این نوع که از طریق تجربی مشاهده شده، صورت گرفتن پدیده ای نظیر آنچه که برای الکترون و پوزیترون ذکر شد، می باشد که آن تاثیر پروتون با پاد پروتون با هم است که با توجه به جرم منفی صورت می گیرد.

P+= g1+g2

چنانچه یک پروتون با یک پاد پروتون، مجاور هم در حال سکون باشند و یا ضمن برخورد باهم مواجه شوند جرم مثبت یکی با جرم منفی دیگری و بالعکس جرم منفی ذره اول با جرم مثبت ذره دوم اثر کرده و انرژی کلی جرم ها تبدیل به پرتو g می شود. چنانچه دو ذره نسبت به هم در حال سکون و نزدیک به هم باشند انرژی پرتو های گاما MeV 938.28 خواهد بود.

و باز هم مثالی دیگر طبق رابطه اینشتین، تبدیل جرم به انرژی الکترومغناطیسی همانگونه که ذکر شد میتواند بین دو ذره که بدون بار الکتریکی باشند ولی از تمام لحظات دیگر از جمله جرم با هم یکی باشند صورت پذیرد.

 

جرم این دو ذره باهم مساوی است و هریک از آنها دارای جرم منفی و نیز جرم مثبت می باشند. تمام جرم منفی یکی  ها با تمام جرم مثبت  دیگر و بالعکس تولید این پدیده می نمایند. در اصطلاح به طور دلخواه یکی از پیون های خنثی () را ذره و دیگری پاد ذره می گیریم.

و بازهم نمونه دیگری که با وجود جرم منفی توجیه می کنیم صورت گرفتن پدیده بین دو ذره ی خنثی () می باشد بدین گونه که

به طور خلاصه برای تمام نمونه هایی که در مثال 3 ذکر شده، و عملا این پدیده ها در طبیعت اتفاق می افتد توجیه آنها با نظریه وجود جرم منفی کاملا وفق می کند.

 

این نظریه عرضه شده، از چند لحاظ قابل اهمیت است:

1-  به علت تقارنی که در طبیعت بین نیرو ها و اثر های متقابل موجود است ضمن عمومیت دادن این موضوع برای جرم ، علاوه برآن که برای جرم های معمولی که آنها را جرم مثبت میگیریم موجود بودن جرم منفی نیز طبیعی به نظر می رسد.

2-  از نتایج تجربی مربوط به آزمایش های اسپکتروسکپی که کاملا مورد تائید است برای محاسبات مربوطه به جرم منفی استفاده شده است.

3-  ضمن تائید مدل بوهر و نتایج حاصل از حل معادله شرودینگر برای ساختار اتم هیدروژن با در نظر گرفتن جرم منفی و بکار بردن تبدیل جرم به انرژی (2E=mc) و علت مقید شدن و یا پیوند الکترون در اتم هیدروژن تشریح گردیده است.

4-  قبلا نمودار تغییرات E بر حسبr برای اتم هیدروژن که آن را برای فاصله های بلند و کوتاه ادامه داده بودیم نمودار 2 شرح داده شده، اینک مختصات E و r که برای اتم موئونی طبق محاسبه بدست آمده در آن نمودار وارد می کنیم. این نقطه نیز بر نمودار منطبق خواهد بود که این سازگاری طبق مدل بوهر دور از انتظار نمی باشد.

5-  برای دوترون که هسته اتم دوتریوم است، باز به کمک همان رابطه اثر جرم منفی پروتون با جرم مثبت نوترون و بالعکس، اثر جرم مثبت پروتون و جرم منفی نوترون باعث تبدیل قسمتی از انرژی جرم های این دو نوکلئون به انرژی الکترومغناطیسی شده که پیوند دو نوکلئون صورت گرفته و هسته دوترون تشکیل می گردد.

6-  پدیده هایی که آنها را نابودی زوج می نامند، که در واقع این انرژی جرم ها هستند که به صورت انرژی الکترومغناطیسی تبدیل شده و پرتو الکترومغناطیسی تابش میگردد. بکار بردن لغت نابودی و یا Annihilation برای این پدیده مناسب نمی باشد. بعنوان اولین مثال انرژی جرمی مثبت الکترون با انرژی جرمی منفی پوزیترون و بعلاوه آن انرژی جرمی منفی الکترون با انرژی جرمی مثبت پوزیترون تولید دو یا سه فوتون خواهند کرد. و نیز همین موضوع برای دو ذره پروتون و پاد پروتون و نیز برای دو ذره خنثی الکتریکی () با () صورت می پذیرد.

7-  در فیزیک هسته ای، فیزیک اتمی و فیزیک مولکولی غالباً سخن از انرژی بستگی یا پیوندی می شود که مثلا برای تعیین انرژی پیوندی هسته، (بدون در نظر گرفتن جرم منفی و مثبت آن) با توجه به جرم معمولی هسته و مجموع جرم اجزای تشکیل دهنده هسته این مقدار انرژی پیوندی را تعیین می کنند. ولی به نظر می رسد در مورد عاملی که باعث این پیوند بین نوکلئون های یک هسته میگردد، هیچ توجیهی به روشنی و سادگی اثر متقابل جرم منفی و جرم مثبت برای تبدیل انرژی جرمی به انرژی الکترومغناطیسی که ضمن آن بین نوکلئون ها پیوند صورت میگیرد نباشد.

 در اینجا اضافه می نماید که با این نظریه وجود جرم منفی و بکار بردن رابطه E=mc2 در هیچیک از این مثال ها، قوانین فیزیکی از جمله قانون پایستگی انرژی، اندازه حرکت، بار الکتریکی، اسپین و غیره نقض نشده است. و به نظر می رسد که در طول زمان این نظریه دنبال شود و با مثال های جامع تری و با جزئیات بیشتری آن را مطرح کنند.

  

توضیح کوانتومی جرم منفی پرتون و نظریه پیشنهادی در مورد بار الکتریکی الکترون

 مقدمه:

در شماره آبانماه 1385 مجله وزین دانشمند، نخستین بخش از نظریه وجود جرم منفی منتشر شد. در اینجا دیدگاه کوانتومی جرم منفی پرتون توضیح داده شده است. علاوه بر آن، در ادامه نظریه پیشنهادی در مورد بار الکتریکی الکترون آمده است.

1 – در نحوه ی توزیع جرم منفی مثلاً در اطراف هسته اتم هیدروژن (پرتون) بجای توزیع اتصالی جرم منفی،  توزیع کوانتومی در نظر گرفته می شود. در نمودار زیر توابع شعاعی چگالی احتمال  برای چندین l , n    اتم هیدروژن بنمایش گذاشته شده است.

 

 

نمودار 3

 ماکزیمم احتمال این حالات در     است.

محاسبات برای تعیین چگالی احتمال تنها برای حالت های    l=n-1  صورت گرفته، که توزیع چگالی لحتمال شعاعی  بصورت پیوسته کروی می باشد. حالات مورد محاسبه برای اتم هیدروژن   4f, 3d, 2p, 1s می باشد. بعنوان مثال برای حالت2p  که تابع موج شعاعی آن بصورت زیر است.

 

 

 

 

واضح است که اگر r1=0    و r2=      باشد، برای تمام توابع موج شعاعی چگالی احتمال مساوی یک خواهد بود.

در اینجا توجه شود که علاوه بر حالت فوق برای n=2  که حالت  2p  می باشد، حالت  2s  و نیز برای  n=3   حالات 3p  و 3d    وجود دارد و غیره، که توزیع چگالی احتمال یافت شدن الکترون برای آنها کروی نمی باشد و محاسبه صورت نگرفته است.

 

حال در این نظریه نحوه ی توزیع جرم منفی مربوط به پرتون بمقدار چگالی احتمال یافت شدن الکترون در پوسته بین نسبت می دهیم.

 

References:

1-The Physics of Negative Mass Tachyons

http://www1.shore.net/~ewall/ 

2- Negative Mass Solution

http://www.lns.comell.edu/spr/2004-08/msg0062904.html

3- Negative Test Result (Preliminary)

http://www.electrogravity.com/index.html

4- PHYS146 Notes Negative Mass

http://www.udel.edu/mvb/PS14htm/146nosr6.html

 5- Negative Mass

http://www.physicsforums.com/showthread.php?threadid=6962

 6- The physics of negative mass

http://www.concentric.net/~pvb/negmass.html

7-Black hole of negative mass

http://www.iop.org/EJ/abstract/0264-9381/14/10/018/