來自蘭開斯特的物理學家針對帶電粒子(如電子)如何響應其自身的電磁場這一問題提出了激進的解答。
100 多年來,這個問題一直困擾著物理學家,但數學物理學家喬納森·格拉圖斯博士提出了一種方法——發表在《物理學雜誌 A:數學與理論》上,帶有爭議性的思想。
眾所周知,如果點電荷加速,它會產生電磁輻射。這種輻射既有能量又有動量,它一定來自某個地方。通常假設它們來自帶電粒子的能量和動量,從而抑制運動。
嘗試計算這種輻射反應(被稱為輻射阻尼)的歷史可以追溯到 1892 年的洛倫茲。當時許多著名的物理學家做出了重大貢獻,包括普朗克、亞伯拉罕、馮勞厄、博恩、肖特、泡利、狄拉克和朗道。研究一直持續到今天,每年都會發表許多論文。
挑戰在於,根據麥克斯韋方程,點粒子所在的實際位置的電場是無限大的。因此,該點粒子上的力也應該是無限的。
已經使用了各種方法來重整化這處無窮大。這導致了完善的 Lorentz-Abraham-Dirac 方程。
不幸的是,這個方程有眾所周知的病態解。例如,服從這個方程的粒子可能在沒有外力的情況下永遠加速,或者在施加任何外力之前加速。還有輻射阻尼的量子版本。具有諷刺意味的是,這是少數幾種量子版本的適用條件,能量低於經典版本的現象之一。
物理學家正在積極尋找輻射阻尼的量子效應。這需要非常高能的電子和強大的鐳射束“碰撞”,這是一個挑戰,因為最大的粒子加速器和最強大的鐳射器並不在一起。然而,將鐳射發射到等離子體中會產生高能電子,然後與鐳射束相互作用,這隻需要強大的鐳射器。目前的結果表明,量子輻射反應確實存在。
另一種方法是考慮許多帶電粒子,其中每個粒子都響應所有其他帶電粒子的場,但不響應自身。這種方法迄今為止並無市場,因為人們認為這無法儲存能量和動量。
然而,格拉圖斯博士表明,這一假設是錯誤的,一個粒子輻射的能量和動量來自用於加速它的外部場。
他說,“這個結果的爭議性含義是根本不需要經典的輻射反應。因此,我們可以認為量子輻射反應的發現類似於冥王星的發現,發現冥王星,是人們想要尋找一個不存在的天體,結果誤打誤撞找到了冥王星。 “