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Maser und Quantenhypothese

 

Maser und Quantenhypothese

 

Hintergrund und eigentliche Erklärung

 

Es wird durch die tatsächliche Physik angenommen, dass Besetzungsinversion bestätigen mit stimulierte Emission stellt das Fundament von Maser und Laser Arbeitsprinzip . Die detaillierte Darstellung der Masern wird in elektrische Ströme und elektromagnetische Wellen Buch gemacht werden . Die gegenwärtige Diskussion konzentriert sich auf die Ammoniak und Wasserstoff -Maser und Folgen der aktuellen Interpretation. Diese speziellen Fälle werden als Maser mit molekularem Faszikel , die Steigungen von elektrischen oder magnetischen Feldern zu nutzen, um Besetzungsinversion zu erreichen bekannt.
Die erste Besetzungsinversion wurde in der Ammoniak -Molekül, das eine pyramidenförmige Form wie in Abb. dargestellt hat erreicht . 1 . Mit drei Wasserstoffatome , die die Basis und einem Stickstoffatom in der Spitze Pyramide befindet .
Nach quantenmechanischen kann das Stickstoffatom senkrecht schwingen auf der Ebene der Wasserstoffatome . Als Ergebnis dieser Schwingung der Ammoniak -Molekül kann zwei verschiedene Konfigurationen . Wenn die Kurve der potenziellen Energie zwischen dem Stickstoffatom und Ebene der Wasserstoffatome gemustert werden zwei Minima erhalten (Fig. 1 ), entsprechend dem Stickstoffatom Gleichgewichtsposition in Bezug auf die Wasserstoffatome Ebene .
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Abbildung 1 . Stickstoffatom Positionen relativ zu Wasserstoffatome Ebene und potentielle Energie Variation

 

Für Interessierte gibt es eine detaillierte Beschreibung dieser Quanten- Zustände Ammoniakmolekül in Feynman Vortrag , Bd. III . Aus praktischer Sicht ist es wichtig , die Existenz von zwei Staaten und die Möglichkeit der Ammoniak -Moleküls mit elektromagnetischer Strahlung emittieren, wenn geht vom oberen Pegel zum niedrigen Pegel zu markieren.
Besetzungsinversion durch physikalische Trennung von Molekülen in der oberen Quantenzustand von den in der unteren Quantenzustand etabliert. Daher wird ein Strahl von Ammoniak -Moleküle durch ein System von Elektroden, die sich eine homogene Quadrupol elektrostatische Feld zu erzeugen in der Richtung des Strahls geleitet. Moleküle in der unteren Quantenzustand Erfahrung eine nach außen gerichtete Kraft und rasch verlassen der Strahl und die in der oberen Quantenzustand fokussiert sind radial ( innen ) und geben Sie in den Hohlraumresonator . Wenn Leistung Mikrowelle der entsprechenden Resonanzfrequenz durch den Hohlraum geleitet wird , tritt Verstärkung aufgrund der Besetzungsinversion . Wenn die Ausgangsleistung emittiert ausreichend groß ist, sich selbst tragende Schwingungen Ergebnisse .
Die Emission der elektromagnetischen Wellen durch Ammoniakmolekül erläutert, als Ergebnis Stickstoffatom Schwingung durch die Ebene der Wasserstoffatome " , und die Schalter -Molekül von der oberen Ebene in die untere Ebene der Energie.
Die Wasserstoff-Maser arbeitet nach einem ganz ähnlichen Prinzip . Ein Faszikel von Wasserstoff dissoziiert ist , um Wasserstoff -Atome und diese Atome sind in einem inhomogenen Magnetfeld Hexapols und nur Atome in bestimmten Energiezustände gerichtet passieren kann . Weiterhin geben die Atome in einem Hohlraumresonator und wenn eine externe Resonanzenergie vorgesehen ist, fällt angeregten Atome auf dem niedrigeren Energieniveau , die Freigabe der Photonen Mikrowellenfrequenz . Diese Photonen stimulieren andere Atome ihre Energie Niveau fallen , und sie wiederum lösen zusätzliche Photonen und unter bestimmten Bedingungen ein sich selbst tragendes Mikrowelle wird erscheinen .
Nach quantenmechanischen verwendet die Wasserstoff-Maser einen Übergang zwischen zwei Grundzustandsniveau (F = 1 , mF = 0) und (F = 0 , mF = 0) von atomarem Wasserstoff mit einer Frequenz von 1,42 GHz
Für diese Übergänge Wasserstoffatom , bedeutet einen Flip von Elektron magnetische Moment wie gedacht " in Abb. 2 .

 

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Abbildung 2 . Staaten von Wasserstoffatomen gemäß der Quantenmechanik

 

Als Ergebnis dieser Flip die Mikrowellenstrahlung in Übereinstimmung mit Planck-Gleichung veröffentlicht.

 


Warum die eigentliche Erklärung ist absurd .....

 

Es ist in einem ersten Schritt , um die Auswirkungen eines ganz gleich Mikrowellenenergie Frequenz in den oben dargestellten Fällen notwendig bewerten .
Bei Wasserstoffatom die Mikrowellen erzeugen nur einen Flip von Elektron magnetische Moment wie in fig. 2 , die Elektronen während und nach dieser Wechselwirkung weiterhin um Kern zu bewegen. Die Mikrowellenstrahlung ist nicht stark genug, um das Elektron aus seiner Umlaufbahn zu bewegen oder um die Wechselwirkung zwischen Kern und Elektronen zu brechen.
Aber was ist im Falle von Ammoniak -Molekül ist passiert?
Ganz gleich Mikrowellen-Frequenz erzeugt eine unvorstellbare Ergebnis. Eine ganze Atom (Elektronen und Kern ) aus einer Position in eine andere Position als zeigen in Fig. 3 geschoben .

 

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Abbildung 3 . Mikrowelle - Ammoniakmolekül Interaktion

 

Wie in Abb. 3 als Ergebnis von Mikrowellenenergie mit einer Frequenz ν , sollte das Stickstoffatom einen Impuls erhalten groß genug ist , und als Resultat dieser Verstärkung wird durch Wasserstoffatome in einer symmetrischen Position passieren , auf der anderen Seite der Wasserstoffatome Ebene .
Es ist möglich, als zu akzeptieren, , echten " dieses Stickstoffatom Änderung der Position ?
Wenn wir den Anteil zu halten und übersetzen die Phänomene in der realen Welt ist es ähnlich wie mit der Aussage , dass eine Fliege ein Auto klopfen und das Auto ist gezwungen, die Straße zu verlassen .
Wenn eine Korrelation zwischen Wirkungen von Mikrowellen -und Röntgen- Photonen besteht, erscheinen andere ärgerliche Probleme im Rahmen der Quantenmechanik suchen .
Röntgenstrahlen- Photonen in der Lage ist , Elektronen von einem Material zu befreien. Warum X -ray ist nicht in der Lage , eine ganze Kern befreien ? Warum ein Mikrowellenfeld in der Lage ist , ein Atom zu bewegen, aber nicht in der Lage , um ein Elektron aus einem Material befreien ?
Wenn eine Mikrowelle in der Lage ist , ein Atom zu bewegen , ist festzustellen , wie ein Röntgen-oder Gammastrahlen , mit einer größeren Energie, sollte eine ganze Kern auszustoßen .
Die Antwort ist sehr einfach: Ein X -ray nicht genug Energie, um diesen Job zu machen .
Auf der anderen Seite , hat jemand fragt, wie es für ein Atom (mit seinen Schichten von Elektronen ) in einer , , single quantum " Schritt von einer Position zu einer anderen Position zu springen möglich? Für eine einfache Elektron, wenn ein Sprung zwischen zwei Schichten machen . . kann es zugelassen , nach quantenmechanischen , die einzige Bewegung Schritt für ein ganzes Atom es ist ganz unmöglich, einen einzigen Schritt Prozess haben bis heute gibt es keine wissenschaftlichen Texte, die im Detail zu behandeln dieses Thema - Quanten- Atom- Sprung - so dass die Quanten- Theoretiker können ihre Phantasie , um diese Lücke zu füllen.
In vorgeschlagene Theorie wie bereits hervorgehoben die Quantenhypothese ist ausgeschlossen. In der gleichen Zeit gibt es eine Korrelation zwischen der Energie der einfallenden Strahlung (elektromagnetische Wellen oder korpuskularer Photonen) und den beobachteten Effekten.
In vorgeschlagene Theorie gibt es einen völlig anderen Ansatz von Mikrowellen - Materie-Wechselwirkung , das Thema wird in elektromagnetische Wellen und elektrische Ströme Buch beschrieben werden.
In einem geeigneten Mikrowellenfeld (Resonanz Bedingung muss erfüllt sein) , kann ein Flip von Spin Elektron magnetische Moment erklären die beobachteten Phänomene .

 

Die Bewegung der Elektronen außerhalb seiner Umlaufbahn oder die Bewegung eines ganzen Atoms als Ergebnis von Mikrowellen - Materie-Wechselwirkung ist fantasist real zu sein ; in vorgeschlagene Theorie ist diese Möglichkeit ausgeschlossen.

 

 

Masers and quantum hypothesis

Background and actual explanation

It is assumed by actual physics that population inversion corroborate with stimulated emission represents the fundament of masers and lasers working principle. The detailed presentation of masers will be made in Electric currents and Electromagnetic waves book. The present discussion focuses on ammonia and hydrogen masers and consequences of actual interpretation. These particular cases are known as masers with molecular fascicle which use gradients of electric or magnetic fields in order to achieve population inversion.
The first population inversion was achieved in the ammonia molecule, which has an pyramidal form as is presented in fig. 1., with three hydrogen atoms forming the base and nitrogen atom situated in the head of pyramid.
According to quantum mechanic, the nitrogen atom can oscillate perpendicular on the plane of the hydrogen atoms. As result of this oscillation the ammonia molecule can have two different configurations. If the curve of potential energy between the nitrogen atom and plane of hydrogen atoms is figured, two minima are obtained (fig. 1), corresponding to the nitrogen atom equilibrium position related to the hydrogen atoms plane.
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Figure 1. Nitrogen atom positions relative to hydrogen atoms plane and potential energy variation

For those interested, there is a detailed quantum description of these states of ammonia molecule in Feynman lecture, vol III. From practical point of view, it is important to highlight the existence of two states and the possibility of ammonia molecule to emit electromagnetic radiation when passes from upper level to low level.
Population inversion is established by physical separation of molecules in the upper quantum state from those in the lower quantum state. Therefore, a beam of ammonia molecules is passed through a system of focusing electrodes which generate a homogenous quadrupolar electrostatic field in the direction of the beam. Molecules in the lower quantum state experience an outward force and rapidly leave the beam and those in the upper quantum state are focused radial (inward) and enter into the cavity resonator. When microwave power of the appropriate resonant frequency is passed through the cavity, amplification occurs due to the population inversion. If the output power emitted is sufficiently large, self-sustained oscillations results.
The emission of electromagnetic waves by ammonia molecule is explained ,,as result of nitrogen atom oscillation through the plane of hydrogen atoms", and the molecule switch from the upper level to the lower level of energy.
The hydrogen maser works after a quite similar principle. A fascicle of hydrogen molecule is dissociated to hydrogen atoms and these atoms are directed into an inhomogeneous hexapole magnetic field and only atoms in certain energy states can pass through. Further the atoms enter into a resonant cavity and when an external resonant energy is provided, excited atoms drops on the lower energy level, releasing the photons of microwave frequency. These photons stimulate other atoms to drop their energy level, and they in turn release additional photons and in certain conditions a self-sustaining microwave is appearing.
According to quantum mechanic, the hydrogen maser utilizes a transition between two ground state level (F=1, mF =0) and (F=0, mF =0) of atomic hydrogen, with a frequency of 1,42GHz
For hydrogen atom these transitions ,,means a flip of electron magnetic moment as is figured" in fig 2.

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Figure 2. States of hydrogen atoms according to quantum mechanics

As result of these flip the microwave radiation is released in conformity with Planck equation.


Why the actual explanation is absurd…..

It is necessary in a first step to evaluate the effects of a quite equal microwave energy frequency in the up presented cases.
In case of hydrogen atom the microwaves produce only a flip of electron magnetic moment as in fig. 2; the electron during and after this interaction continue to move around nucleus. The microwave radiation is not strong enough to move the electron from its orbit or to break the interaction between nucleus and electron.
But what’s happened in case of ammonia molecule?
Quite the same microwave frequency produces an unimaginable result. An entire atom (electrons and nucleus) is pushed from a position to another position as indicate in fig 3.

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Figure 3. Microwave – ammonia molecule interaction

As is shown in fig. 3 as result of microwave energy with frequency ν, the nitrogen atom should receive a momentum great enough, and as result of this gain, it will pass through hydrogen atoms in a symmetrical position, on the other face of hydrogen atoms plane.
It is possible to accept as ,,real" this nitrogen atom change of position?
If we keep the proportion and translate the phenomena to the real world it is similar to saying that a fly knock a car and the car is forced to leave the road.
If a correlation between effects of microwaves and X-ray photons is made, other vexatious problems appear looking in the frame of quantum mechanics.
An X-ray photon is able to liberate electrons from a material. Why X-ray is not able to liberate an entire nucleus? Why a microwave field is able to move an atom but is not able to liberate an electron from a material?
If a microwave is able to move an atom, it should be observed how an X-ray or gamma ray, with a greater energy, should expel an entire nucleus.
The answer is very simple: an X-ray does not have enough energy to do this job.
On the other hand, does anyone asks how is possible for an atom (with its layers of electrons) to jump in a ,,single quantum" step from one position to another position? For a simple electron, when make a jump between two layers it can be admitted, according to quantum mechanic, the single step movement. For an entire atom it is quite impossible to have a single step process. Up to date, there are no scientific texts which treat in detail this subject – quantum atomic jump – so the quantum theoreticians can use their imagination in order to fill this void.
In proposed theory as was already highlighted the quantum hypothesis is ruled out. In the same time there is a correlation between energy of incident radiation (electromagnetic waves or corpuscular photons) and the observed effects.
In proposed theory there is a completely different approach of microwave–matter interaction; the subject will be detailed in Electromagnetic wave and electric currents book.
In an appropriate microwave field (resonance condition must be fulfilled), a flip of spin electron magnetic moment can explain the observed phenomena. 

The movement of electron outside its orbit or the movement of an entire atom as result of microwave-matter interaction is to fantasist to be real; in proposed theory this possibility is eliminated.

 

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