Ускорители. Об ошибке Пуанкаре, которую он не успел исправить

Считается, что работа циклических ускорителей элементарных частиц служит твёрдым экспериментальным подтверждением специальной теории относительности. Это легко проверить. Полученные ранее выводы имеют непосредственное отношение к теории циклических ускорителей.

Мы рассмотрим специальный случай движения с постоянной скоростью по круговой орбите. Но прежде мы дадим пояснения. Предположим гипотетически, что электрон, двигавшийся прямолинейно и равномерно, попадает в однородное магнитное поле. Очевидно, что в этом поле траектория будет окружностью.

Для релятивиста скорость частицы при круговом движении в магнитном поле будет той же самой, что и при прямолинейном движении до влета в магнитное поле, т. е. v (скорость, входящая в преобразование Лоренца).

Материалист будет рассуждать иначе. Прямолинейно движущийся электрон имеет реальную скорость V. В то же время, наблюдаемая с помощью световых лучей его скорость будет v. Связь между ними простая. При переходе из поступательной фазы движения во вращательную импульс электрона и его реальная скорость V не изменятся. Это мы видели на примере объяснения парадокса Эренфеста.

В то же время скорость, наблюдаемая с помощью световых лучей, будет разная для этих фаз движения. При переходе от поступательного движения к вращательному движению происходит скачек величины наблюдаемой скорости в раз.

По существу использование той или иной скорости связано с тем, что мы хотим описать: движение источника (мгновенное отображение) или же движение его мнимого отображения. Теория относительности А. Эйнштейна сосредоточена только на описании мнимого изображения. В СТО ошибочно считают мнимое изображение действительным материальным объектом. Посмотрим, какие результаты вытекают из её положений для циклических ускорителей.

Пусть заряженная частица влетает в однородное магнитное поле перпендикулярно его силовым линиям. Здесь возникает интересная ситуация. Согласно законам электродинамики частица будет двигаться в этом поле по окружности постоянного радиуса. Чтобы её ускорить, необходимо подать переменное электрическое поле с частотой, равной частоте вращения частицы по окружности.

Известно из СТО, что скорость частицы не может превышать скорость света в вакууме (постулат Эйнштейна). Так, в СТО частицы могут иметь скорость vнабл= 0,99 c; vнабл = 0,999 c или vнабл = 0,9999 c и т. д. Угловая скорость вращения частиц при таких скоростях должна быть практически одна и та же согласно СТО. Она приблизительно равна c/R. На самом деле это не так!

Рассмотрим конкретный пример (синхротрон АРУС). Мамаев [4] следующим образом описывает интересующие нас технические характеристики электронного синхротрона АРУС. Они имеют следующие значения:

«(Быстров Ю.А., Иванов С. А. Ускорительная техника и рентгеновские приборы. — М.: Высшая школа, 1983. — с. 159…162).

• · длина орбиты 2рR = 216,7 м;
• · энергия инжекции электронов W = 50 МэВ;
• · частота ускоряющего поля f = 132,8 МГц;
• · кратность ускорения g = 96;
• · энергия покоя электрона E0 = 0,511 МэВ.

Согласно формуле, вытекающей из специальной теории относительности, частота обращения электронных сгустков по орбите ускорителя АРУС в момент инжекции электронов при кинетической энергии электронов W = 48,55 МэВ будет равна.

(А) Но период 7,53 нс обращения электронных сгустков по орбите длиной 216,7 м означал бы, что электроны движутся со скоростью, в 96 раз большей скорости света c0 (т.е. реальная частота ускоряющего поля в ускорителе равна 132,8 МГц — прим наше). Согласно же специальной теории относительности сверхсветовые скорости электронов невозможны.

Поэтому для того, чтобы объяснить экспериментальное значение периода облучения мишени 7,53 нс в рамках специальной теории относительности, потребовалось ввести понятие «кратность ускорения» и объявить, что «под действием ускоряющего поля частицы инжектированного пучка распадаются на сгустки, группирующиеся вокруг устойчивых равновесных фаз. Число таких сгустков, располагающихся по окружности ускорителя, равно кратности ускорения g».

(Бурштейн Э. Л. Ускорители заряженных частиц // Большая советская энциклопедия, 3-е изд., т. 27. — М.: Советская энциклопедия, 1977. — с. 108).

И действительно, разделив величину из выражения (11.11) на величину из выражения (11.12), получим g = 96 — кратность ускорения электронного синхротрона АРУС. А, разделив величину из выражения (11.6) на величину из выражения (11.7), получим, что кратность ускорения протонного синхротрона ЦЕРН в эксперименте равна 19.

(Test of the second postulate of special relativity in the GeV region / Alvager T., Farley F., Kjellman J., Wallin J. // Physical Letters. — 1964. — v. 12. -No. 3. — p. 260 -262).

Таким образом, экспериментальные значения частоты обращения сгустков элементарных частиц в рассмотренных двух ускорителях подтверждают не формулу из специальной теории относительности…

… Для объяснения же экспериментальных значений частоты обращения сгустков элементарных частиц в рамках специальной теории относительности и согласования этих значений с формулой (А) используется специальная гипотеза, основанная на введении ad hoc понятия «кратность ускорения»".

В некоторых учебниках по теории ускорителей элементарных частиц эта гипотеза названа «остроумной». Сторонники СТО так и не смогли понять причину появления «сгустков». Когда теория и эксперимент «разбегаются», релятивисты используют обычно три приёма:

• 1. Замалчивают эксперимент и не публикуют результаты.
• 2. «Подгоняют» экспериментальные результаты под предсказания теории.
• 3. Вводят «постулат» или гипотезу, чтобы «соединить» теорию с практикой.

С такими постулатами («отсутствие в природе абсолютно жёстких тел» и др.) мы уже столкнулись, рассматривая парадокс Эренфеста.

Вот и сейчас пришлось теоретикам выдумывать и вводить гипотезу ad hoc о существовании кратности ускорения — g. На самом деле никакого «распада на сгустки, группирующиеся вокруг устойчивых равновесных фаз» в синхротроне не существует. Это фантазия, домысел.

Действительно, для этого достаточно рассмотреть одиночный (!) электрон, влетающий в ускоритель. Он тоже «разбивается на сгустки, группирующиеся вокруг устойчивых равновесных фаз»? (!) Согласуется ли логически этот вывод с классической или квантовой электродинамикой? Конечно, нет.

Выше мы уже объяснили, что действительная скорость частиц V больше наблюдаемой скорости их мнимого отображения v0, входящей в преобразование Лоренца. Она равна. Именно с такой линейной скоростью (вопреки запретам СТО) движутся по окружности заряженные частицы в рассмотренном выше ускорителе. Это мы уже установили.

Для оценки подсчитаем эту скорость. Пусть скорость мнимого изображения заряда равна v0 = 0,99995c (? 50 MeV). Тогда величина действительной скорости заряженной частицы будет равна V = 100c.