11. Przykład: Reguły składania prędkości a
przyśpieszanie cząstki do prędkości światła.
Jak wspomniałem, cząstki poruszające się po trajektorii prostopadłej do trajektorii obserwatora powinny być obserwowane jako poruszające się z prędkością światła. Ponieważ wszystkie trajektorie są dozwolone, część cząstek powinna poruszać się po takich trajektoriach. Można postawić pytanie, czy istnieje sposób na przyśpieszenie cząstek do prędkości światła (zmianę trajektorii cząstki na prostopadłą do trajektorii obserwatora).
Łatwo wywnioskować, że przyśpieszenie cząstki w akceleratorze do prędkości światła nie jest możliwe ponieważ pole przyśpieszające w akceleratorze jest emitowane prostopadle do jego trajektorii (w wymiary obserwowane jako przestrzenne) więc przyśpieszenie cząstki do prędkości światła (do trajektorii także prostopadłej do trajektorii akceleratora) wymagałoby nieskończonej energii i czasu – Rysunek 11.1
Rysunek 11.1 Cząstka w
akceleratorze. Przyśpieszenie cząstki do prędkości światła(trajektoria pionowa)
wymaga nieskończonego czasu i energii
Metodą pozwalającą na takie przyśpieszenie cząstki powinny być zderzenia z innymi cząstkami. Wynika to z odmiennej niż w STW reguły składania prędkości.
11.1 Nowe reguły składania
prędkości
Weźmy układ współrzędnych poruszający się względem nas z prędkością V. Względem tego ruchomego układu porusza się ciało A z prędkością VA. Jaką prędkość ciała A zaobserwujemy w naszym – nieruchomym – układzie odniesienia?
UWAGA: Wszystkie zależności
przedstawiono w układzie, w którym prędkość światła C=1
Zgodnie z STW wypadkowa, obserwowana przez nas prędkość ciała A równa VAwyp określona jest zależnością:
(8) 
Jak łatwo zauważyć, niezależnie od prędkości VA ciała A i układu współrzędnych V prędkość wypadkowa VAwyp zawsze jest mniejsza od prędkości światła – tu równej 1.
Zgodnie z prezentowaną tu teorią składanie prędkości odbywa się według odmiennych reguł. Względna prędkość dwu ciał jest tu opisywana przez kąt między trajektoriami tych ciał. Składanie prędkości ciał polega więc na sumowaniu kątów między trajektoriami. Opisaną sytuację ilustruje rysunek 11.2
Rysunek 11.2 Składanie prędkości zgodnie z nowym modelem rzeczywistości:
·
ruchomy układ
współrzędnych porusza się względem obserwatora w spoczynku z prędkością V=sina;
·
ciało A porusza się
względem ruchomego układu współrzędnych z prędkością VA=sinb;
·
ciało A porusza się
względem obserwatora w spoczynku z prędkością VAwyp=sing=sin(a+b)
Stąd, zgodnie z moim modelem, wzór (8) na składanie prędkości powinien mieć postać:
(9) VAwyp=sin(a+b)
gdzie V=sina, natomiast VA=sinb
W takim razie wzór (9) na składanie prędkości można zapisać w postaci
(10)
VAwyp=sin(arsinV+arsinVA)
Obydwa wzory na składanie prędkości – tak wzór (8) zgodny z STW oraz wzór (10) zgodny z prezentowaną tu teorią nie pozwalają na przekroczenie prędkości światła, jednak wzór (10) przewiduje przypadek osiągnięcia prędkości światła na skutek złożenia prędkości podświetlnych, natomiast wzór (8) – nie.
Poniżej – rysunek 11.3 - przedstawiono wykres pokazujący wartość prędkości wypadkowej VAwyp w funkcji prędkości składowych V i VA dla przypadku V=VA. Na wykresie przedstawiono trzy krzywe
1. dla składania prędkości zgodnie z STW,
2. zgodnie z prezentowaną teorią
3. zgodnie z teorią nierelatywistyczną.
Rysunek 11.3. Prędkość
wypadkowa w funkcji prędkości składowych V i VA. Obie prędkości
składowe są sobie równe. Na wykresie przedstawiono trzy przypadki składania
prędkości: zgodny z teorią nierelatywistyczną
(VAwyp=V+VA), zgodnie z teorią
relatywistyczną –wzór (8) oraz zgodnie z nową, prezentowaną tu teorią – wzór
(10).
Zgodnie z moją teorią, jeśli obie prędkości składowe są równe ok. 0,7c, prędkość wypadkowa cząstki powinna być równa prędkości światła. Zwiększenie prędkości składowych powoduje spadek prędkości wypadkowej.
11.2 Naruszenie zasady
zachowania energii przy zderzeniach:
Nowe reguły składania prędkości pozwalają przyśpieszyć cząstkę do prędkości światła przy użyciu skończonej energii. Ponieważ cząstka poruszająca się z prędkością światła powinna mieć (w rzeczywistości obsewowanej) energię nieskończoną więc mamy prosty wniosek, że przy zderzeniach powinny być obserwowane odstępstwa od zasady zachowania energii. Odstępstwa te są jednak pozorne i nie mogą one prowadzić do odzyskania z układu cząstek większej energii niż została dostarczona.
Przykład:
a.) Przyśpieszanie cząstki B: Cząstka A w celu przyśpieszenia cząstki B zderza się z nią elastycznie. Obserwujemy, że cząstka B otrzymała więcej energii, niż straciła cząstka A. Wygląda to więc jak naruszenie zasady zachowania energii.
b.) Spowalnianie cząstki B: Teraz z kolei cząstka B jest spowalniana poprzez zderzenie z cząstką C. Teraz następuje efekt odwrotny – cząstka B traci więcej energii niż otrzymuje cząstka C.
Jak więc widać pozorny nadmiar energii uzyskany w procesie przyśpieszania opisanym w punkcie a.) jest kompensowany niedoborem energii w procesie hamowania – opisanym w punkcie b.) Pomimo obserwacji lokalnych odstępstw od zasady zachowania energii nie można odebrać od cząstki większej energii niż się jej dostarczyło.
Pragnę dodać, że mechanizm hamowania opisany w punkcie b.) jest obserwowany w zderzeniach cząstek. Cząstka spowalniana oddaje więcej energii niż otrzymuje cząstka przyśpieszana. Efekt ten jest interpretowany jako emisja cząstek neutralnych.
Zgodnie z prezentowaną tu teorią taki efekt powinien występować przy zderzeniach, szczególnie w przypadku zderzeń cząstek poruszających się z prędkościami podświetlnymi. Jak pokazano na rys. 11.3 składanie prędkości podświetlnych może dać w efekcie prędkość mniejszą od prędkości składowych – efekt wzrasta z prędkością. Taki efekt będzie interpretowany właśnie jako emisja cząstek obojętnych. Jeśli moja teoria jest prawdziwa, istnienie wielu takich cząstek obojętnych nie powinno zostać nigdy potwierdzone, ponieważ obserwowany nieobór energii może być także efektem nowej reguły składania prędkości a nie emisji cząstek obojętnych.
Na razie są to domysły nie poparte konkretnymi obliczeniami. W celu wykonania takich obliczeń należy najpierw zdefiniować pojęcia odpowiadające wCER pędowi i energii oraz zdefiniować zasady zachowania w CER, z których wynikają znane nam zasady zachowania pędu i energii w czterowymiarowej czasoprzestrzeni Lorentzowskiej. Na razie jeszcze ten temat nie jest zakończony.
Należy także pamiętać, że każdy przypadek zderzenia jest kombinacją zjawisk opisanych w punkcie a.) i b.)
Przyśpieszenie cząstki do prędkości światła można więc osiągnąć na drodze zderzeń cząstek relatywistycznych jak to przedstawiono na rysunku 11.4.
Rysunek 11.4 Przyśpieszanie
cząstki w wyniku zderzeń z innymi cząsteczkami. W tym przypadku jest możliwe
przyśpieszenie cząstki do obserwowanej jako poruszająca się z prędkością
światła. Można się tu spodziewać niezgodności z zasadą zachowania
energii.
Należy jednak podkreślić, że osiągnięcie prędkości światła wymaga ściśle określonych energii cząstek i oczywiście zderzeń elastycznych. Zderzenie cząstek o większej lub mniejszej energii spowoduje zaobserwowanie prędkości wypadkowej mniejszej od prędkości światła.
Na koniec chciałem przypomnieć, że prędkość światła zgodnie z moją teorią jest jedynie efektem obserwacji ciał poruszających się po pewnych trajektoriach (prostopadłych do trajektorii obserwatora). Fakt że nie możemy osiągnąć prędkości światła nie wynika z faktycznej niemożności osiągnięcia trajektorii odpowiadającej tej prędkości ale ze sposobu prowadzenia obserwacji - za pomocą kwantów propagujących się według zasad opisanych w rozdziale prędkość światła
Metoda eksperymentalnej weryfikacji teorii może polegać więc na przykład na analizie rozpadu relatywistycznych cząstek krótkożyciowych. Cząstki te rozpadając się dawałyby produkty rozpadu, które zależałyby od energii cząstki. I tak na przykład cząstka rozpadająca się w układzie spoczynkowym na dwie cząstki powinna przy pewnej ściśle określonej energii rozpadać się na cząstkę poruszającą się z prędkością światła więc prawdopodobnie nieobserwowalną i na drugą cząstkę relatywistyczną. Jeśli takie rozpady są obserwowane to najprawdopodobniej są aktualnie klasyfikowane jako różne oddziaływania podczas gdy zgodnie z prezentowaną t teorią są to te same reakcje rozpadu tylko zachodzące przy różnych energiach. Jeśli ktoś z czytelników ma dostęp do wyników badań reakcji rozpadów takich cząstek to byłbym wdzięczny za kontakt.