最基本的粒子—

原创2021-10-31 15:09·宇宙天体物理

摘要：元电荷的质量是可变的，其质量的大小和元电荷相互绕转的速度成正比。自然界密度最大的粒子就是高速相互绕转的元电荷。元电荷相互绕转的环的半径和相互绕转的速度的平方的乘积是一个常数。任何两个元电荷都是相互吸引的，质量是由于相互吸引产生的。

关键词：元电荷，电子，光子环

高中物理课本这样叙述：近代物理实验发现，在一定条件下，带电粒子可以产生或湮灭。例如，一个高能光子在一定条件下一个正电子和一个负电子；一对正、负电子可以同时湮灭，转化为光子。也就是说，光子是由元电荷组成的，而通常情况下，光子的质量又小于元电荷的质量，如何解决这一悖论呢？

我在2015年科学智慧火花栏目发表的《关于光量子模型的猜想》这样论述光子的结构：现代物理学对光量子的理解，它是一种基本粒子，被认为是物质的一种最基本的单元，不再有更小的组成单元。我猜想，光量子是一个环，环的直径就是光量子表现为波动性的波长。这样的环直线运动——即光的传播，体现为光的粒子性。多个光量子相互作用或通过极窄的缝隙，光量子的形状会暂时被改变，运动的光子能发生干涉、衍射现象也是由光量子的结构决定的，光量子环的半径与光量子内部相互绕转的速度平方的乘积是一个常数。解析如下：开普勒第三定律的数学表达式：R3/T2=A，其中，R是绕转的轨道半径如果是椭圆是指长轴的半径、T是绕转周期、A是常数。开普勒第三定律是实际观测、计算的结果，并且数学描述中也没有提到质量，即质量变化也是也是使用的，在光量子内部，相互绕转的元电荷也是适用的，应该也适用于高速运动（甚至是超光速）的运动情况，在自然界具有普遍性，不仅适用于宏观，也一定适用于微观。改写开普勒第三定律：R3/(2ΠR/v)2=A，进一步推导可得，4π2A=Rv2=T，T是一个常数。

其实，光子就是正、负元电荷相互吸引，相互绕转形成的。元电荷本身没有质量，元电荷相互绕转，形成质量，这就是质量的起源，直线传播不形成质量。元电荷的质量和相互绕转的速度成正比，也就是说，元电荷的质量是可变的。按照现有理论，我们用红光粒子研究微观世界元电荷的变化规律。我们推算一下红光子的运动质量。根据爱因斯坦质能方程：一个红光粒子E=mc2，其中，m是红光子运动的质量，因为E=hγ。可见红光的频率约4.6×1014, 可见红光的波长约6.5×10-7，所以红光子环的半径（红光波长波长的一半）R=3.25×10-7。mc2= hγ解得m≈3.4×10-36千克，这就是红光粒子的运动质量。注意这是两个元电荷在可见红光的质量。可见红光的波长是光子环的直径，是光子环半径的2倍，可见红光的频率是元电荷绕转的频率，根据v=ωr,即v=γr,所以元电荷绕转的速度是光速的一半：1.5×108米/秒，所以我们可以得出：m/2=kv，k≈1.13×10-44这就是元电荷质量和高速绕转比例常数。我们再计算一下这个常数T=Rv2=3.25×10-7（1.5×108）2=7.3×109，这就是元电荷绕转速度和绕转半径乘积的常数。辐射的速度是光速常数，所以辐射粒子的能量决定于辐射粒子内部绕转的元电荷的绕转形成的质量。这样就统一了，光子能量的表达方式：mc2、hγ。由于光子环的质量和绕转速度成正比。质量和绕转速度成正比，中子、质子以及所有的基本粒子都是由这样的绕转的环组成的。正、负电子的质量是：0.9×10-30千克，代入2m=kv，得出v≈1.6×1014米/秒，我们计算一下，在质子或中子中光子环的半径R=T/v2=7.3×109/(1.6×1014)2=2.85×10-19米（其实，两个独立的电子也可形成如此半径的环）。所以中子、质子就是由这样的光子环（环的半径约4.5×10-19米）组成的，质子和中子大约存在900多对这样的粒子对。其它的基本粒子都是这样的光子环组合而成的，所以高速绕转的电子是密度最大的粒子。粒子带电是由于该粒子存在正电子或负电子绕环运动的结果。相关资料显示丁肇中测量电子的半径，得出的结论——"电子半径小于10-18m"------丁肇中。所以说丁肇中的结果是正确的。我们粗略推算一下电子的密度：两个电子的绕转半径是2.85×10-19米，所以电子的半径不大于10-19米，粗略计算2.2×1026千克/米3，即电子的密度不小于2.2×1026千克/米3，是目前求解的最大密度。电子的密度或远远大于这个数值，所以高速绕转的电子是自然界密度最大的粒子。

各种辐射就是原子核内部组成中子、质子的光子环能量变化、环的半径变化辐射到外部空间的结果，中微子这种变化的一种情形。

我们还可以进一步推出：光子环的半径和光子质量的平方乘积是一个常数。因为m=kv，而Rv2=T,所以Rm2=Tk2=7.3×109（1.13×10-44）2=8.25×10-79。

在微观世界两个质子是相互吸引的。其实，在微观世界两个电子也是相互吸引的，除去氢原子外，核外的电子至少是成对（即至少是两个电子相互绕转）绕原子核旋转。

关于两个质子、两个电子的解析如下：

可以说，万有引力定律催生了库仑定律，库仑定律是一个实验定律，没有经过理论推理形成的定律。我们或还可以找到引力的另一个因素——密度。

我们知道，万有引力定律的数学描述：F=GMm/R2有引力定律的内涵这里我不再赘述。因为带电物体间的作用力，在有些方面与万有引力很相似，一些物理学家猜想电力也是与引力类似的平方反比规律。并对此进行探究，1785年，法国物理学家库仑（CharlesAuguste de Coulomb）设计了实验，较精确地确认了带电小球之间电力的平方反比规律。库仑定律的数学描述：F=KQ1Q2/R2;实验证明，这样描述电荷之间的作用力是正确的，即和万有引力定律的引力机制相似。物体的带电量、质量都是描述物体特性的物理量，它们遵循着相似的引力机制。

我们可以大胆地思考、猜想、推测，万有引力的引力机制或具有普遍性。密度也是物体的特性之一，密度也可以作为引力的因素，制约着引力的大小。即F=HP1P2/R2，H是密度引力恒量，P1、P2是不同物体的密度。

我们分析一下原子核两个质子之间的密度引力情况。在原子核中两个质子之间的密度引力（强相互作用、弱相互作用的本质是密度引力）不小于静电力——库伦力，否则，质子不会存在于原子核中，进而和中子组成原子核。按照现有理论、数据：质子的质量是1.67×10-27千克，质子的半径不大于10-15米数量级，推算质子的密度不小于1017kg/m3数量级，我们假设密度引力等于静电力，则有：KQ1Q2/R2=HP1P2/R2得H的数值大约为：10-62数量级，即密度引力恒量应该在这个数量级。我们算一下太阳和地球的密度引力，F=HP1P2/R2入数据计算可得，太阳和地球的密度引力约10-78牛，几乎等于零，所以计算宏观物体引力时，密度不太大，密度引力可以忽略不记。

我们比较一下两个氢原子的万有引力和密度引力：两个氢原子的万有引力，F万=Gm2/R2,两个氢原子之间的密度引力F密=Hp2/R2, F万/ F密= Gm2/ Hp2=6.67×10-11(1.67×10-27)2/10-62×103 ×103 ≈10-10,即原子、分子之间的密度引力是原子、分子之间的万有引力的10-10次方倍。说明在研究分子、原子及以下粒子之间作用力时，万有引力即可忽略，相对于万有引力密度引力不可以忽略。也就是说，密度引力定律的适用范围是：分子及其以下的微观粒子。也就是说，在研究分子间的作用力时，应该考虑密度引力的影响。也就是说，分子之间的力主要是密度引力作用的结果。

密度引力适用于微观世界，可以解释强相互作用、弱相互作用的引力本质，也就是说，强相互作用、弱相互作用是密度引力作用的结果。电子的密度应该不小于质子的密度，即电子之间的密度引力不小于电子之间的静电力或远远大于静电力，所以由密度引力定律可以推测，独立的两个电子也是相互吸引的。

由密度引力定律我们还可以得出结论：体积一定，引力和质量成正比；质量一定，引力和体积成反比。

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