Warning: "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/elkadotc/public_html/plugins/system/helix3/core/classes/menu.php on line 89

Newsletter subscription

Conversia masa energie

ECHIVALENȚA MASĂ ENERGIE ȘI ABSURDITĂȚILE FIZICII MODERNE

 

Motto:

Câteodată, cu cât un lucru e mai frumos pe dinafară, cu atât e mai găunos pe dinăuntru. Faimoasa echivalență masă-energie se încadrează în cazul de mai sus. Este o formulă simplă şuşor de recunoscut, dar consecințele ei sunt atât de absurde, încât o ştiință rațională nu ar lua niciodată în considerare această echivalență. Prezentul text este doar introducere într-un domeniu larg de absurdități care sunt consecința echivalenței masă energie.

 

 

Cadrul formal

 

Echivalența masă-energie exprimată prin formula E=mc², pare a fi cea mai faimoasă formulă din fizică. Această echivalență postulată de teoria relativității restrânse arată că avem proporționalitate între masa unui sistem fizic (m) şenergia lui (E), constanta de proporționalitate fiind egală cu pătratul vitezei luminii (c2).

Pentru fenomenele obişnuite (macroscopice), variația de masă preconizată de relația de mai sus este mult prea mică pentru putea fi detectată. De aceea în lumea macroscopică consideram masa o mărime aditivă. Însă în conformitate cu teoria quantică coroborată cu teoria relativității restrânse, la nivel microscopic masa încetează să mai fie o mărime aditivă. Dacă considerăm atomul de hidrogen (protiu), masa acestuia este egală cu:

mH= mp+ me– Elegătură

unde meste masa protonului, meste masa electronului iar Elegătură este energia de legătură între proton şi electron.

În consecință masa atomului de hidrogen va fi mai mică decât suma maselor particulelor elementare care îl compun. În cazul hidrogenului energia de legătură este de 13,6 eVşi aceasta ar corespunde la o corecție de masă apropiată de 1 ppm (o parte la un milion):

masa energie 01

Raportat la masa electronului care este m=9,1×10-31 kg, mai putin de o parte din milion din masa electronului este transformată în energie atunci când un atom de hidrogen se formează din particule elementare.

Dacă trecem la fenomene nucleare, observăm că energiile de legătură au valori semnificativ crescute. În cazul deuteriului, cel mai simplu nucleu compus, format dintr-un proton şi un neutron avem:

mD= mp+ mn– 2,2 MeV

În acest caz diferența de masă este:

 

masa energie 02

Raportat la masa nucleonului care e de aproximativ m=1,6×10-27 kgun procent  de aproximativ 0,24% din masa nucleonilor este transformată în energie. Pentru alte elemente, unde energia de legătură este de aproximativ 8 MeV/nucleon, putem considera ca 1 %  din masa acestor nucleoni se transformă în energie atunci când acești nucleoni sunt încorporați în diverse nuclee.

În ultimul secol, fizica nucleară şi particulele elementare au devenit un câmp predilect de modelare teoretică si desigur că o multime de premii Nobel au fost acordate pentru aceste modele teoretice. Într-unul din a cestemodeleprotonul sau neutronul nu sunt considerate particule elementare ci particule compuse, formate din cuarciDesigur că între acesti cuarci fost postulată existențunei forțe diferită de cele clasice (gravitatională, electromagnetică), care ține legați acesti cuarci împreună. Această interacțiune dintre cuarci are o caracteristică foarte neobisnuită: creşte cu distanțaÎn consecință nu se pot pune înevidență acesti cuarci prin spargerea protonului in bucăți; prin mijloace indirecte s-a estimat că masa cuarcilor contribuie cu 5% la masa unui protonrestul fiind atribuit energiei de legatura dintre acestia şaici s/a postulat existența unei alteparticule elementare – gluonul.

Mai mult, o echipă de cercetare multinațională, sub patronajul Centrului Francez de Fizică Teoretică a reusit să verifice şi să confirme atât structura internă a protonului căt şecuația lui Einstein referitoare la interconversia între masă si energie ca două forme diferite de manifestare a materiei.

 

Energia de legătură a electronilor şi absurditatea relației  E=mc²

 

Să lăsăm deocamdata deoparte nucleul atomicşi problemele specifice pe care le ridică o abordare rațională a acestoraşi să ne concentrăm pe energiile de ionizare ale atomilor. Valorile acestor energii sunt bine cunoscute şi măsurate pe cale experimentală şi desigur că teoria cuantică a uitat să le dea o interpretare corespunzătoare (de fapt variatia energiilor de ionizare contrazice flagrant ideea cuantica - vezi variația energiei de ionizare), dar acest fapt nu e atat de important pentru subiectul actual.

În cazul hidrogenului, avem o energie de ionizare de câțiva eV, dar pentru elementele multistrat situația e un pic diferită. Un element ca Pb sau Bi poate avea pentru anumiți electroni energii de ionizare de ordinul a 0,1 MeV. Dacă corelăm aceste energii de ionizare cu masa electronilor putem observa că procentul din masa electronului care se transformă ân energie (conform teoriei relativității) devine apreciabil. În tab. 1 prezentăm valorile energiilor de ionizare peentru Bismut (Z=83) şi procentul din masa electronilor care se transformă în energie.

          

Tabelul 1. Proporția din masa electronilor convertită în energie pentru elementul Bismut

 Nr.crt.

Zspecific

 Eionizare(eV)

Eionizare(J)

∆m

Mreziduală%

1

83

102000

1.632E-14

1.816E-31

0.800447

2

82

100300

1.605E-14

1.786E-31

0.803773

3

81

25648

4.104E-15

4.566E-32

0.949822

4

80

24580

3.933E-15

4.376E-32

0.951912

5

79

23650

3.784E-15

4.210E-32

0.953731

6

78

23150

3.704E-15

4.121E-32

0.954709

7

77

20390

3.262E-15

3.630E-32

0.960109

8

76

19960

3.194E-15

3.554E-32

0.960950

9

75

19530

3.125E-15

3.477E-32

0.961791

10

74

19100

3.056E-15

3.400E-32

0.962633

11

73

9321

1.491E-15

1.659E-32

0.981764

12

72

9161

1.466E-15

1.631E-32

0.982077

13

71

8797

1.408E-15

1.566E-32

0.982790

14

70

8629

1.381E-15

1.536E-32

0.983118

15

69

7795

1.247E-15

1.388E-32

0.984750

16

68

7642

1.223E-15

1.361E-32

0.985049

17

67

7489

1.198E-15

1.333E-32

0.985348

18

66

7336

1.174E-15

1.306E-32

0.985648

19

65

6863

1.098E-15

1.222E-32

0.986573

20

64

6687

1.070E-15

1.191E-32

0.986918

21

63

6511

1.042E-15

1.159E-32

0.987262

22

62

6335

1.014E-15

1.128E-32

0.987606

23

61

6054

9.686E-16

1.078E-32

0.988156

24

60

5884

9.414E-16

1.048E-32

0.988489

25

59

5713

9.141E-16

1.017E-32

0.988823

26

58

5543

8.869E-16

9.868E-33

0.989156

27

57

5372

8.595E-16

9.564E-33

0.989490

28

56

5202

8.323E-16

9.261E-33

0.989823

29

55

3474

5.558E-16

6.185E-33

0.993203

30

54

3402

5.443E-16

6.057E-33

0.993344

31

53

3197

5.115E-16

5.692E-33

0.993745

32

52

3125

5.000E-16

5.564E-33

0.993886

33

51

2927

4.683E-16

5.211E-33

0.994274

34

50

2861

4.578E-16

5.094E-33

0.994403

35

49

2795

4.472E-16

4.976E-33

0.994532

36

48

2729

4.366E-16

4.859E-33

0.994661

37

37

2446

3.914E-16

4.355E-33

0.995215

38

47

2380

3.808E-16

4.237E-33

0.995344

39

46

2315

3.704E-16

4.121E-33

0.995471

40

45

2249

3.598E-16

4.004E-33

0.995600

41

44

2161

3.458E-16

3.847E-33

0.995772

42

43

2097

3.355E-16

3.733E-33

0.995897

43

42

2033

3.253E-16

3.619E-33

0.996023

44

41

1969

3.150E-16

3.505E-33

0.996148

45

40

1905

3.048E-16

3.392E-33

0.996273

46

39

1841

2.946E-16

3.278E-33

0.996398

47

38

1496

2.395E-16

2.664E-33

0.997072

48

36

1433

2.294E-16

2.552E-33

0.997195

49

35

1371

2.194E-16

2.441E-33

0.997318

50

34

1308

2.093E-16

2.329E-33

0.997441

51

33

1246

1.994E-16

2.218E-33

0.997562

52

32

1184

1.894E-16

2.108E-33

0.997684

53

31

1117

1.787E-16

1.989E-33

0.997815

54

30

1055

1.688E-16

1.878E-33

0.997936

55

29

993

1.590E-16

1.769E-33

0.998056

56

28

932

1.491E-16

1.659E-33

0.998176

57

27

870

1.393E-16

1.550E-33

0.998297

58

26

809

1.294E-16

1.440E-33

0.998417

59

25

747

1.196E-16

1.331E-33

0.998538

60

24

691

1.106E-16

1.231E-33

0.998648

61

23

658

1.054E-16

1.173E-33

0.998711

62

22

621

9.941E-17

1.106E-33

0.998784

63

21

547

8.765E-17

9.753E-34

0.998928

64

20

517

8.278E-17

9.211E-34

0.998988

65

19

464

7.426E-17

8.263E-34

0.999092

66

18

436

6.982E-17

7.769E-34

0.999146

67

17

408

6.538E-17

7.274E-34

0.999201

68

16

380

6.094E-17

6.781E-34

0.999255

69

15

288

4.610E-17

5.129E-34

0.999436

70

14

265

4.250E-17

4.729E-34

0.999480

71

13

243

3.888E-17

4.326E-34

0.999525

72

12

220

3.528E-17

3.926E-34

0.999569

73

11

195

3.123E-17

3.475E-34

0.999618

74

10

173

2.773E-17

3.085E-34

0.999661

75

9

151

2.422E-17

2.695E-34

0.999704

76

8

129

2.074E-17

2.307E-34

0.999746

77

7

107

1.723E-17

1.917E-34

0.999789

78

6

88.2

1.412E-17

1.572E-34

0.999827

79

5

56.0

8.961E-18

9.970E-35

0.999890

80

4

46.06

7.370E-18

8.200E-35

0.999910

81

3

25.56

4.090E-18

4.551E-35

0.999950

82

2

16.68

2.670E-18

2.971E-35

0.999967

83

1

7.28

1.166E-18

1.298E-35

0.999986

 

Cantitatea de masă converitită în energie (coloana 5) a fost calculată cu formula lui Einstein:

masa energie 03

 iar masa reziduală (coloana 6), adică procentul din masa electronului care nu se transformă în energie a fost calulată cu formula:

masa energie 04

 unde meste masa electronului în repaos adica me =9,1×10-31 kg

Aşa cum se poate observa din tabel, pentru un electron situat pe primul strat, o cantitate de 1,816×10-31 kg din totalul de 9,1×10-31 kg (ceea ce reprezintă 20% din masa electronului in repaos), este convertită în energie. 

Pentru electronii situați pe straturi intermediare proporția de masă convertită în energie descreşte continuu, ajungând să fie nesemnificativă pentru ultimii electroni de valență.

Toate par a fi bune si frumoase, dar în acest moment, conform fizicii moderne avem două explicații complet diferite şi contradictorii pentru o singură mărime fizică experimentală.

Pe de o parte, electronii se mişcă în jurul nucleului datorită unor forțe coulumbiene şi desigur că există o posibilitate de a calcula această energie de interacțiune coulumbiană. Interacțiunea coulumbiană depinde de sarcina particulelor şi de distanța dintre ele. Este normal ca electronii situați pe primul strat, respectiv mai aproape de nucleu să aibă o interacțiune mai puternică şi pe măsură ce ne depărtăm de nucleu, această interacțiune să scadă progresiv. Chiar mecanica cuantică nu renunță la interacțiunea electrostatică între nucleu şi electroni, atât doar că îi dă o interpretare matematică mai complicată (în loc de funcții continui avem operatori ).

Pe de altă parte teoria relativității restrânse ne asigură că o parte din masa electronilor şi protonilor (un procent mai mare sau mai mic) se transformă în energie de legătură dintre electroni şi nucleu şi din această cauză sistemul devine stabil.

Din păcate ne exista nici un mecanism plauzibil care sa explice cum se transforma masa în energie. Nici teoria cuantica, nici teoria relativității nu oferă asemenea detalii iar motivul este foarte simplu: nimeni nu-si poate imagina macar cum ar fi posibil asa ceva....

Prezentul text toarnă încă un pic de gaz pe foc, pentru că aduce în discuție și alte detalii care ar trebui sa fie explicate de catre o teorie rațională a fizicii.

O intrebare simplă ar fi cum de este posibil ca diferite procente din masa electronilor respectiv protonilor sunt convertite în energie?

Poate că actualii teoreticieni ar trebui să dea o explicație clară a semnificației energiei de ionizare şi să elimine una din aceste explicații contradictorii; dar ei preferă să taie frunze la câini şi să toace banii publici pe cercetări absurde.

 

            Conversia masă energie şi ipoteza cuantică

 

Dacă luăm relația lui Einstein un pic la scuturat observăm că areşi alte hibe care conduc la alte consecințe absurde.

La nivel atomic, se presupune că fenomenele au un caracter discret sau discontinuu - întreaga mecanică cuantică e construită pe această ipoteză.

Nimeni nu a facut un studiu referitor la cuantificarea masei în cadrul proceselor cuantice.

Dacă admitem că formula E= mc2este corectă şi că energia la nivel atomic este cuantificată, înseamnă că şi masa (sau procentul din masa particulei care se transformă în energie) trebuie să fie un proces cuantic. Desigur că actualii teoreticieni au construit un model complex pentru nucleoni ca fiind alcătuiți din câțiva cuarci, dar au uitat să construiască un model similar pentru un electron.

           Să-i ajutăm puțin să vedem cam ce ar presupune un asemenea electron complex.

           Dacă reprezentăm grafic masa reziduală a electronilor (procentul de masă care nu se transformă ân energie) raportat la Zspecific pentru elemntul Bismut obtinem o variație ca în fig. 1.

 

 

masa energie 05

 

Figura 1. Cuantificarea conversiei masa energie

 

După cum se observă din grafic și din tabelul 1, nu avem o variație cuantică a masei care se transfomă în energie, sau dacă avem o asemenea variație, cuanta de masă ar trebui să fie de ordinul a 10-5părți din masa electronului. In consecință ar trebui să admitem că un electron e format din cel putin 10particule elementare.

Asta înseamnă că în vreme ce electronul ca atare efectuează salturi cuantice între diferite nivele electronice în cadrul unui simplu proces de excitare, simultan îşi converteşte o parte din masă în energie în mod continuu sau poate discontinuu.

Să considerăm câteva din tranzițiile electronice ale hidrogenului (tab. 2) şi să vedem la ce consecințe duc acestea pentru cuantificarea masei.

 

Tabelul 2. Nivelele de energie ale hidrogenului

Nivelul energetic

Energia (eV)

1

-13.6

2

-3.4

3

-1.51

4

-0.85

5

-0.54

 

Un electron care face un salt de pe nivelul 5 pe nivelul 4, îşi va modifica energia cu ∆E=0,85-0,54=0,31 eV.

Acestui salt cuantic al electronului îi corespunde o variație a masei electronului de: 

 

Δm =ΔE/c25,5×10-37 kg

 

Desigur că dacă luăm în considerare nivelele de IR din spectrul hidrogenului putem obține variații şi mai fine ale masei electrononului.

Insă, acceptând că valoarea de  5,5×10-37 kg ar reprezenta o cuantă de masă, atunci un electron ar fi format din:

 

număr de cuante = 9,1×10-315,5×10-37  = 1,65 ×106 

 

Pe lângă actualul model al protonului, format din câțiva cuarci, un electron cu un milion de ,,particule elementare” în compoziția lui e impresionant!

Desigur actualii teoreticieni pot construi un alt model absurd care sa explice cum se face trecerea de la continuu la cuantic, dar .... ar trebui să aştepte puțin până apar şi alte materiale despre acest subiect.

© 2017 All Rights Reserved Coșofreț Sorin Cezar

MegaMenu RO


Warning: "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/elkadotc/public_html/plugins/system/helix3/core/classes/Minifier.php on line 227

Please consider supporting our efforts.for establishing a new foundation for exact sciences

Amount