Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,6125.80.html
Дата изменения: Sun Apr 10 02:54:49 2016
Дата индексирования: Sun Apr 10 02:54:49 2016
Кодировка: Windows-1251

Поисковые слова: фотон
Наблюдались ли <b style="color:black;background-color:#ffff66">фотоны</b> экспериментально? - стр. 4 - Горизонты науки о Вселенной

A A A A Автор Тема: Наблюдались ли фотоны экспериментально?  (Прочитано 14929 раз)

0 Пользователей и 1 Гость просматривают эту тему.

AgoraBasta

  • Гость
... не могли бы Вы сообщить некоторые подробности эксперимента, в частности, что представляет собой детектор квантов излучения, как выглядит трек, насколько он прерывен?

Дело в том, что трек ради трека никому особо не нужен. А в случае с полупроводниковым детектором получится именно трек ради трека, да к тому же еще и довольно жиденький. Там будет, главным образом, просто тонкая прямая линия из относительно редких точек. Но не будет практически никакой инфы об энергии фотона.

А реально "треки фотонов" наблюдаются, например, в калориметрах, типа как описано вот тут - http://www.hep.anl.gov/ndk/postscript/numis140.ps. Но само-собой, точек в ентом треке маловато.

P.S. Все время забываю напомнить обсчеству, что фотоны светового диапазона обычно не летают поодиночке, особенно ежели на дальние расстояния. Оне летают эдакими каплями фотонной жидкости (Бозе-конденсата). Кабы не сей факт - не видать бы нам дальних звезд да галактик, размывался б их светлый образ к едрени фене по дороге...

nanoworld

  • Гость
Кушелев: -А фотоэффекта, в котором отдельный фотон выбивает отдельный электрон, мало для того, чтобы убедиться в существовании одиночных фотонов?

Оффлайн Che

  • *****
  • Сообщений: 5 039
  • Рейтинг: +53/-26
    • Redshift0
Взять хотя бы -  красное смещение. Тут, некоторые договорились уже до того, что, мол, расстояние, которое от далеких галактик капелькам - Бозе-конденсату - надо пролететь большое, потому скорость движения  их снижается, отсюда и получается это ККС. Правда, при постоянной скорости. Вот.
При постоянной скорости чего?
Хотя измеряемое ККС велико (частота фотона уменьшается в разы), но при этом скорость фотона уменьшается не больше, чем до с(1-1е-40)  




nanoworld

  • Гость
Che: Хотя измеряемое ККС велико (частота фотона уменьшается в разы), но при этом скорость фотона уменьшается не больше, чем до с(1-1е-40)

Кушелев: -А откуда эти данные? Очень любопытно...

Можно ли заметить расслоение изображения далекого квазара в разных диапазонах ЭМ-спектра, если скорость красных фотонов меньше скорости гамма-квантов в сороковом знаке?

Допустим, что квазар одновременно начинает испускать красные и рентгеновские фотоны. Расстояние до квазара ~5 млрд световых лет. Какое временнОе разрешение нужно, чтобы заметить расслоение сигнала?

5 млрд. св. лет ~10^16 сек. Необходимо разрешение 10^16 / 10^40 = 10^-24 c.

Сложновато будет зафиксировать...

Даже, если от энергии фотона скорость зависела бы линейно, т.е. гамма-кванты с энергией 10^22 эВ двигались бы быстрее красных фотонов в 1+10^-18, то и тогда было бы необходимо разрешение 10^16 / 10^18 = 10^-2, т.е. сотая секунды, что для медленных процессов в квазарах маловато будет...

Другое дело измерить поперечники и длину фотонов разных энергий. Это, вероятно, будет сделано в ближайшее время. Поперечный размер фотона имеет порядок длины волны, а продольный имеет тот же порядок только для фотонов минимальной энергии (0.586 эВ). С ростом энергии число волн в фотоне растет, но длина их уменьшается. При этом длина фотона уменьшается гораздо медленнее, чем длина волны, что и приводит в конце концов к возможности замыкания в кольца-лептоны, а при дальнейшем росте энергии - в винтовые спирали на торе (кварки).

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
Цитировать
 От AgoraBasta:  Дело в том, что трек ради трека никому особо не нужен. А в случае с полупроводниковым детектором получится именно трек ради трека, да к тому же еще и довольно жиденький.
   
     Не соглашусь, что трек (фотона) ради трека никому не нужен.  Сам по себе факт самолокализации квантованного ЭМП до микроскопических размеров весьма  интересен. Жаль, что посмотреть ссылку сразу не удается по причине отсутствия просмотрщика ps-файлов.
   
   
Цитировать
От Кушелев:   А фотоэффекта, в котором отдельный фотон выбивает отдельный электрон, мало для того, чтобы убедиться в существовании одиночных фотонов?  

      Да, фотоэффекта, как и других электродинамических эффектов,  для доказательства существования фотонов-корпускул недостаточно, поскольку эти эффекты могут быть объяснены, исходя из волнового уравнения электрона, взаимодействующего с ЭМП. См. также сообщения # 0, # 21, # 34 настоящей темы.
 
       С уважением, О.Львов

AgoraBasta

  • Гость
Жаль, что посмотреть ссылку сразу не удается по причине отсутствия просмотрщика ps-файлов.
http://www.ghostgum.com.au/
Цитировать
GSview is a graphical interface for Ghostscript, an interpreter for the PostScript language and Portable Document Format. GSview allows selected pages to be viewed, printed, or converted to bitmap, PostScript or PDF formats.

Оффлайн Che

  • *****
  • Сообщений: 5 039
  • Рейтинг: +53/-26
    • Redshift0
Хотя измеряемое ККС велико (частота фотона уменьшается в разы), но при этом скорость фотона уменьшается не больше, чем до с(1-1е-40)
Кушелев: -А откуда эти данные? Очень любопытно...
Из формулы для соотношения скорости и частоты быстрых частиц (известную для электронов) и ограничения на массу фотонов.
А вообще-то для фотонов это формула (7) в теории НеЧТО: http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/NePaRT_Principles_2.htm
Цитировать
Можно ли заметить расслоение изображения далекого квазара в разных диапазонах ЭМ-спектра, если скорость красных фотонов меньше скорости гамма-квантов в сороковом знаке?
По вышеуказанной причине - Нет. Но по причине ненулевой оптической плотности межгалактического пространства - да. Эта величина гораздо больше и составляет порядка 1+3е-11 (и по моим расчетам, и по расчетам одного товарища из Тбилиси) и проявляется в расслоении изображений взрывов сверхновых.  http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/S_factor.htm
Цитировать
С ростом энергии число волн в фотоне растет, но длина их уменьшается. При этом длина фотона уменьшается гораздо медленнее, чем длина волны, что и приводит в конце концов к возможности замыкания в кольца-лептоны, а при дальнейшем росте энергии - в винтовые спирали на торе (кварки).
Идея зависимости энергии частицы и ее структуры не может не быть плодотворна.

nanoworld

  • Гость
О.Львов: Да, фотоэффекта, как и других электродинамических эффектов,  для доказательства существования фотонов-корпускул недостаточно, поскольку эти эффекты могут быть объяснены, исходя из волнового уравнения электрона, взаимодействующего с ЭМП. См. также сообщения # 0, # 21, # 34 настоящей темы.

Кушелев: -Уравнения лишь описывают явление. Объяснить уравнением нельзя. Только описать.

Как Вы объясняете, что одиночный фотон излучается в одном месте, а потом поглощается где-то далеко, отдавая практически всю свою энергию, полученную при излучении? Попробуйте на большом расстоянии от радиопередатчика взять хотя бы половину излученной им энергии. Вот тогда и почувствуете разницу между обычной волной и самосфокусированным волновым лучом-фотоном.

После этого Вам будет легко понять, что в одних задачах эти лучи можно обозначать материальными точками, в других нельзя. Главное не запутаться в масштабах явлений, и не будет никакого дуализма.

***
Che: Хотя измеряемое ККС велико (частота фотона уменьшается в разы), но при этом скорость фотона уменьшается не больше, чем до с(1-1е-40)

Кушелев: -А откуда эти данные? Очень любопытно...
 
Che: Из формулы для соотношения скорости и частоты быстрых частиц (известную для электронов) и ограничения на массу фотонов.
А вообще-то для фотонов это формула (7) в теории НеЧТО: http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/NePaRT_Principles_2.htm

Кушелев: А можно посмотреть на эту формулу для соотношения скорости и частоты быстрых частиц? Откуда она взята? Из эксперимента?

***
Кушелев: Можно ли заметить расслоение изображения далекого квазара в разных диапазонах ЭМ-спектра, если скорость красных фотонов меньше скорости гамма-квантов в сороковом знаке?

Che: По вышеуказанной причине - Нет. Но по причине ненулевой оптической плотности межгалактического пространства - да. Эта величина гораздо больше и составляет порядка 1+3е-11 (и по моим расчетам, и по расчетам одного товарища из Тбилиси) и проявляется в расслоении изображений взрывов сверхновых.  http://redshift0.narod.ru/Rus/Stationary/S_factor.htm

Кушелев: -Это расслоение уже замечено экспериментально?

***
С ростом энергии число волн в фотоне растет, но длина их уменьшается. При этом длина фотона уменьшается гораздо медленнее, чем длина волны, что и приводит в конце концов к возможности замыкания в кольца-лептоны, а при дальнейшем росте энергии - в винтовые спирали на торе (кварки).
 
Che: Идея зависимости энергии частицы и ее структуры не может не быть плодотворна.

Кушелев: -А как Вам мои модели кварков с 16-ю витками и 17 + 1/8 комптоновскими полуволнами в каждом витке?

Оффлайн Che

  • *****
  • Сообщений: 5 039
  • Рейтинг: +53/-26
    • Redshift0
А можно посмотреть на эту формулу для соотношения скорости и частоты быстрых частиц? Откуда она взята? Из эксперимента?
Да это обычное h*ню=mc2/(1-(v/c)2)
А для фотона h*ню=mcL2/(1-(с/cL)2)
где cL - предельная  скорость распространения взаимодействия, m - масса фотона

Цитировать
-Это расслоение уже замечено экспериментально?
Да. Это эффекты называются w-  и s-факторы. Но официально не объяснено, так как придется признать причину ККС в оптической плотности, а не в расширении пространства. (см ссылку в пред. ответе)
Цитировать
Кушелев: -А как Вам мои модели кварков с 16-ю витками и 17 + 1/8 комптоновскими полуволнами в каждом витке?
Я их еще не анализировал, но впечатляет.
Хотя как-то станно выглядит дробное количество полуволн. Может быть, это просто другая частота, кратная 137?

Оффлайн zhuvictorm

  • ****
  • Сообщений: 268
  • Рейтинг: +3/-2
  • Мне нравится этот форум!
Цитировать
Если рассматривать скажем камеру Вильсона, то в ней трек электрон оставляет в основном не потому, что теряет энергию на создание трека, а за счет того, что точечный заряд является центром конденсации.
Таким образом, вы утверждаете, что молекулы конденсируются (закипают) на точечном заряде первичной частицы? Это совершенно неверно

Сравните время конденсации и время пролета частицы, равное L/c.

Это облачко пара (пузырьков) образуется за счет конденсации на электронах ионизации.

Например, в аргоне частица образует один электрон на 26 эВ своих потерь. Учитывая, что потери однозарядной релятивистской частицы постоянны и равны примерно 1.5-2 МэВ/г/см^2, можно легко получить .что она образует в аргоне на 1 см трека 150000 таких электронов. Вот на них все и конденсируется (кипит).

Сравните треки протона с треком электрона 100 МэВ- заряды равны, а "облачка" или следы в эмульсии - две большие разницы... Широкая черная линия протона и тоненькая ниточка электрона.

Видимо вы правы, но всетаки надо бы уточнить время, за которое ионизированные электроны рекомбинируют. Оно ведь тоже очень мало. Боюсь, что оно того же порядка, что и
время пролета.

nanoworld

  • Гость
Кушелев: -А как Вам мои модели кварков с 16-ю витками и 17 + 1/8 комптоновскими полуволнами в каждом витке?
 
Che: Я их еще не анализировал, но впечатляет.
Хотя как-то станно выглядит дробное количество полуволн. Может быть, это просто другая частота, кратная 137?

Кушелев: -Это же не стоячие, а бегущие волны. Им кратности не нужны...

Меня поразило, что за 16 витков набегает как раз две полуволны, а в центре тора происходит практически полная компенсация, т.к. соседние витки практически в противофазе. Конечно, может быть это все случайности, но их несколько:

1. Отношение магнитных моментов практически = 16/3
2. 17+1/8 полуволн означает практически полную компенсацию в центре тора.
3. Набег 1/8 полуволны на 16-ти витках дает одну целую волну (две полуволны).

При этом использовано лишь одно предположение, что кварк представляет собой двухуровневую структуру, т.е. винтовую спираль на торе.

***
Благодарю за формулы!
Они являются хорошим аргументом в пользу стационарной Вселенной, заполненной светоносной средой. Когда же рухнет ТОт пустой театр абсурда?

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
 
Цитировать
 От AgoraBasta:   ... в случае с полупроводниковым детектором получится именно трек ради трека, да к тому же еще и довольно жиденький.
   Там будет, главным образом, просто тонкая прямая линия из относительно редких точек. Но не будет практически никакой инфы об энергии фотона.
   А реально "треки фотонов" наблюдаются, например, в калориметрах, типа как описано вот тут - http://www.hep.anl.gov/ndk/postscript/numis140.ps. Но само-собой, точек в ентом треке маловато.
   
   Итак, истина вроде бы установлена: треки фотонов так или иначе наблюдаются, хотя и содержат мало точек - актов взаимодействия со средой.
   Хотелось бы еще узнать, каков энергетический порог возникновения фотонов - локализованных волновых пакетов? Однако пора поиметь совесть и поработать с источниками самому.
   Поэтому  благодарю всех участников дискуссии и предлагаю ситать ее исчерпаной.

   Относительно замечания Кушелева:
Цитировать
Уравнения лишь описывают явление. Объяснить уравнением нельзя.
Замечу лишь, что это ошибочное мнение. Иногда результат решения уравнения ценнее многословного анализа.

     С уважением, О.Львов

Оффлайн Stepa

  • *****
  • Сообщений: 1 983
  • Рейтинг: +54/-10
  • Мне нравится этот форум!
Цитировать
Итак, истина вроде бы установлена: треки фотонов так или иначе наблюдаются, хотя и содержат мало точек - актов взаимодействия со средой.
Если бы это так было, то задачи гамма-астрономии решались бы мгновенно.
Мы бы просто делали большие детекторы - метры...

Еще раз обратимся к фактам:

Рассмотрим формулу Кляйна-Нишины (он все-таки НишиНа, а не НишиМа ;) )

http://wwwasd.web.cern.ch/wwwasd/geant4/G4UsersDocuments/UsersGuides/PhysicsReferenceManual/html/node12.html#SECTION07011000000000000000
(формула 5.10)

Так как комптоновское рассеяние является двухчастичной реакцией, то мы можем определить все кинематические параметры. В том числе и угол (ф-ла 5.11). Подставляя синус угла, выраженный через эпсилон, можно получить энергетическое распределение для сечения, по которому можно сделать вывод, какая энергия более вероятна.

Получается следующая картинка (см. ниже). Из нее ясно следует, что комптоновское рассеяние с передачей большого импульса гораздо более вероятно, чем рассеяние с передачей малого (x=1 соответствует когерентному рассеянию - без изменения импульса). Для фотонов бОльших энергий ситуация еще более ухудшается в пользу большой передачи импульса.

Что означает, что фотон передал большую часть импульса электрону? Это означает, что вторичный фотон НЕ сохраняет направления первичного, причем он его кардинально не сохраняет. Рассеяние на углы более 90 градусов гораздо вероятнее рассеяния на углы <5 градусов.

Как в таких условиях можно говорить о треке фотона, непонятно.

Что увидит человек на выходе  кремниевого детектора, в который попадают гамма-кванты от источника? А увидит он так называемый "комптоновский столик" - гамма-квант проходит сквозь детектор и рассеивается, выбивая электрон.
Электрон теряет свою энергию в детекторе на ионизационные потери, создавая электронно-дырочные пары в полупроводнике.  Вторичный гамма-квант покинул наш детектор, создавая потери энергии - мы не смогли измерить его энергию.

Про калориметры необходимо сказать отдельно. Калориметр - это устройство полного поглощения, применяемое для измерения энергии частиц (гамма-квантов, электронов/позитронов и различных адронов).

Буквально он состоит из слоев вещества-поглотителя (железо, вольфрам, свинец   - был бы уран не альфа-активен, был бы и уран), прослоенных детекторами - сцинтилляторами (полистирол, кристаллы CsJ (Tl), BGO),  кремниевыми детекторами, и т.д.

По своей сути работа калориметра заключается в том, чтобы заставить частицу провзаимодействовать в своем веществе-поглотителе, и измерить результаты взаимодействия детекторами.  По своей сути они делятся на электромагнитные (гамма/электрон/позитрон) и адронные (протон/....). Последние просто много длиннее, потому что радиационная длина составляет десятки г/см^2, а длина ядерного взаимодействия - сотни г/см^2.

Что мы увидим в калориметре, когда туда попадает гамма-квант? В калориметре развивается электромагнитный ливень:

1. Гамма-квант КОНВЕРТИРУЕТ в электрон-позитронную пару.
2. Образующиеся электрон и позитрон, испытывая радиационные потери, генерируют новые фотоны...
3. Пункты 1-2 повторять до тех пор, пока есть энергия... ;)

Учитывая п.1, странно говорить о треке фотона в калориметре.

Безусловно, что продольное направление ливня как-то связано с первичным гамма-квантом, но в нем есть и частицы, которые идут навстречу первичному гамма-кванту. Это так называемый "обратный ток", который делает регистрацию гамма-квантов приличной энергии в космическом эксперименте очень сложной задачей.

При этом продольные размеры ливня измеряются десятками, а поперечные - единицами сантиметров.
We must hang together or we all shall hang separately

Оффлайн Stepa

  • *****
  • Сообщений: 1 983
  • Рейтинг: +54/-10
  • Мне нравится этот форум!
И в заключение реальные экспериментальные данные:

сечение Комптона мило падает как ln(E)/E. Рождение пар в поле ядра sigmanuc становится гораздо эффективнее...

И вероятность: 10 барн=10-23/sup] см^2. В кремнии 2.33 г/см^3 * 6.02*10^23 / 27  = 5*10^22 ч-ц / см^3.

Получаем 0.5 1/cм . В среднем - 2 см до следующего рассеяния...

We must hang together or we all shall hang separately

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
 
Цитировать
  lvov: Итак, истина вроде бы установлена: треки фотонов так или иначе наблюдаются, хотя и содержат мало точек...
 
     Stepa:   Если бы это так было, то задачи гамма-астрономии решались бы мгновенно. Мы бы просто делали большие детекторы - метры...

     Выходит, я поторопился с выводами; каюсь.
Снимаю шляпу перед спецами и сижу тихо: а может кто-нибудь возразит г.Step'e? Предположим,  что кроме рассмотренных случаев фотонного взаимодействия существуют иные с относительно большим сечением, но слабым взаимодействием, например  с ядрами атомов окружающей среды.
 
       С уважением, О.Львов

bob

  • Гость
Уважаемый Львов. Световые фотоны видимого диапазона никогда не образуют треков. Для ясно видимого трека энергия должна быть на несколько порядков выше. Волновая функция видимого фотона как раз и "размазана" так, что ее приходится собирать объективами весьма немикроскопических размеров. :) Даже рентген трека не образует. Только продукты атомного распада.

Оффлайн lvovАвтор темы

  • *****
  • Сообщений: 990
  • Рейтинг: +4/-1
  • Мне нравится этот форум!
 
Цитировать
  От Boba: Световые фотоны видимого диапазона никогда не образуют треков. Для ясно видимого трека энергия должна быть на несколько порядков выше... Даже рентген трека не образует. Только продукты атомного распада.  

     Похоже, Вы имеете ввиду треки заряженных частиц, выбивамых фотоном. Ведь г.Stepa, специалист в области гамма-астрономиии, как мне кажется, убедительно показал, что наблюдение треков фотонов, независимо от их энергии, весьма не простая, а может и вообще невозможная задача.
     
     Извините, воспользовавшись вниманием эрудированной аудитории, задам вопрос не по теме.
     Изучая источники по весьма интересующей меня стохастической электродинамике, среди множества работ иностранных ученых я наткнулся на работы россиянина  по имени O.A.Senatchin.
     Это работы от Института Теоретической и Прикладной механики СОАН. Здесь же даны два электронных адреса автора. Однако адреса оказались анулированными, а автор в числе сотрудников упомянутого НИИ не значится.
     Возможно, кто -либо из уважаемых участников форума знаком с означенными работами и их автором? Как его найти?
 
       С уважением, О.Львов