Maserii și ipoteza cuantica

Masers și ipoteza cuantica

Context și explicație reală

Se presupune de fizica reale care inversiune populației coroborează cu emisie stimulată reprezintă fundamentul masers și lasere principiu de lucru . Prezentarea detaliată a masers se va face în curenți electrici și de carte undelor electromagnetice . Prezentul discuție se concentrează pe amoniac și hidrogen masers și consecințele de interpretare real . Aceste cazuri particulare sunt cunoscute ca masers cu fascicul molecular care utilizează gradienți de câmpuri electrice sau magnetice în vederea realizării inversiune populației .
Primul inversiune populației a fost realizată înmolecula de amoniac , care are o formă piramidală cum este prezentat în fig . 1 . , Cu trei atomi de hidrogen care formeazăbaza și atomul de azot situată încapul de piramidă .
Potrivit mecanic cuantice ,atomul de azot poate oscila perpendicular pe planul de atomi de hidrogen . Ca rezultat al acestei oscilațiemolecula de amoniac poate avea două configurații diferite . Dacăcurba energiei potențiale întreatomul de azot și cu planul de atomi de hidrogen este obținut , două minime se obțin ( fig. 1 ) , care corespunde cu poziția de echilibru atomul de azot legat deplanul atomi de hidrogen .
Masers01
Figura 1 . Pozițiile atom de azot în raport cu planul de hidrogen atomi și potențial variația energiei

Pentru cei interesați , există o descriere cuantică detaliată a acestor stări de molecula de amoniac în Feynman curs , vol. III . Din punct de vedere practic , este important să se sublinieze existența a două state șiposibilitatea de molecula de amoniac să emită radiații electromagnetice atunci când trece de la nivelul superior la un nivel scăzut .
Inversiune populației este stabilit prin separarea fizică a moleculelor în starea de sus cuantice de cele în stare cuantica jos . De aceea , un fascicul de molecule de amoniac este trecut printr -un sistem de focalizare electrozi care generează un câmp electrostatic cuadrupolar omogenă îndirecția fasciculului . Molecule in jos cuantice experienta de stat o forță exterioară și rapid lasă grinda și cei în stare cuantica superior sunt concentrate radial ( spre interior ) și intră în cavitatea rezonator . Atunci când puterea microunde defrecvența de rezonanță corespunzătoare este trecut princavitatea , amplificarea apare datorităinversiei populației . În cazul în care puterea de ieșire este emis , rezultate suficient de mari oscilații auto - susținute .
Emisie de unde electromagnetice de către molecula de amoniac este explicată , , ca urmare a atomului de azot oscilație prinplanul de atomi de hidrogen " , iarcomutatorul molecula de la nivelul superior lanivelul inferior de energie .
Maser hidrogen funcționează după un principiu destul de asemănătoare . Un fascicul de molecula de hidrogen este disociat de atomi de hidrogen și acești atomi sunt direcționate într-un câmp magnetic hexapole neomogenă și numai atomi în anumite state de energie poate trece prin . În continuare atomii intra într-o cavitate rezonantă și atunci când este furnizată o energie rezonant extern , atomi excitați picături penivelul de energie mai mic, eliberând fotoni de frecvență microunde . Aceste fotoni stimula alți atomi pentru a scadea nivelul de energie , și ei , la rândul său eliberează fotoni suplimentare și, în anumite condiții, un cuptor cu microunde auto-susține apare .
Potrivit mecanic cuantic ,Maser hidrogen utilizeaza o tranziție între două nivel de stat solului ( F = 1 , mF = 0 ) și ( F = 0 , mF = 0 ) de hidrogen atomic , cu o frecvență de 1,42 GHz
Pentru atom de hidrogen aceste tranziții , , înseamnă un flip a momentului magnetic electron este dat " în fig 2 .

Masers02

Figura 2 . Stări de atomi de hidrogen în conformitate cu mecanica cuantică

Ca urmare a acestor Flipradiatiilor de microunde este eliberat în conformitate cu ecuația lui Planck .

De ce explicația reală este absurd .....

Este necesară într-o primă etapă a evalua efectele o frecvență destul egală energiei microundelor în cazurile sus prezentate .
În cazul atomului de hidrogen a microundelor produce doar un flip de moment magnetic electron ca în fig . 2 , de electroni în timpul și după această interacțiune continuă să se miște în jurul nucleului . Microunde nu este suficient de puternic pentru a trece de electroni de pe orbita sau de a sparge interacțiunea dintre nucleu și electroni .
Dar ceea ce sa întâmplat în cazul de molecule de amoniac ?
Destul deaceeași frecvență cu microunde produce un rezultat de neimaginat . Un întreg atom ( electroni și nucleul ) este împins de la o poziție la alta poziție ca indice în fig 3 .

Masers03
Figura 3 . Cuptor cu microunde - interacțiunea molecula de amoniac

Așa cum este arătat în fig . 3 ca urmare a energiei microundelor cu frecvența ν ,atomul de azot trebuie să primească un impuls suficient de mare , și ca urmare a acestui câștig , acesta va trece prin atomii de hidrogen într -o poziție simetrică , pecealaltă față de hidrogen avion atomi .
Este posibil să accepte ca , , reala ", acest azot schimbare atom de poziție ?
Dacă păstrăm proporția și traduce fenomenele de lumea reală este similar cu a spune că o muscă bate o masina , iar masina este forțat să plece la drum .
În cazul în care o corelare între efectele microunde si fotoni X-ray se face , alte probleme supărătoare apar în căutarea în cadrul mecanicii cuantice .
Un foton de raze X este capabil să elibereze electroni dintr-un material . De ce raze X nu este în măsură să elibereze un întreg nucleu ? De ce un câmp de microunde este capabil să se deplaseze un atom , dar nu este în măsură să elibereze un electron dintr-un material ?
Dacă un cuptor cu microunde este capabil să se deplaseze un atom , trebuie arătat modul în care o rază cu raze X sau gamma , cu o energie mai mare , ar trebui să expulzeze un întreg nucleu .
Raspunsul este foarte simplu : un X-ray nu are suficienta energie pentru a face acest lucru de locuri de muncă .
Pe de altă parte , nimeni nu întreabă cum este posibil ca un atom ( cu straturile sale de electroni ) să sară într -un , , singur "pas cuantic de la o poziție la alta poziție ? Pentru un electron simplă , atunci când face un salt între două straturi . . se poate admite , în funcție de mecanic cuantic , mișcarea singur pas pentru un întreg atom este destul de imposibil de a avea un proces de o singură etapă Până în prezent, nu există texte științifice care tratează în detaliu acest subiect - salt cuantic atomic - astfel teoreticienii cuantice pot folosi imaginatia pentru a umple acest gol .
În teoria propusă ca a fost deja evidențiat ipoteza cuantica este exclusă . În același timp, există o corelație între energie a radiației incidente ( unde electromagnetice sau de fotoni corpusculare ) și efectele observate .
În teorie propusă este o abordare complet diferită de interacțiune cu microunde - materie , subiectul va fi detaliat în unde electromagnetice și carte de curenți electrici .
Într-un câmp de microunde adecvat ( stare de rezonanță trebuie să fie îndeplinită ) , un flip de rotire momentului magnetic electron poate explica fenomenele observate .

Mișcarea de electroni în afara orbitei sale sau deplasarea unui întreg atom ca urmare a interacțiunii cu microunde , problema este de a fantezist de a fi reală , în teorie propusă este eliminat această posibilitate .

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.

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.

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.

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.