Вопросы физикам-ядерщикам

В современной физике хорошо известна дифракция электронов. То есть электрон проявляет не только корпускулярные, но и волновые свойства.

Вопрос — если есть волновые свойства, то можно предположить и электронный доплеровский эффект.

Экспериментальная установка для проверки не сложная — труба с вакуумом, дифракционная решетка в качестве детектора и подвижная электронная пушка. Снимаем дифракционную картинку при покоящейся пушке и движущейся и сравниваем.

Что говорит современная квантовая теория об этом? Будет доплеровский эффект или нет?

Эксперимент можно провести на любой приличной физической кафедре. А открытие электронного доплеровского эффекта это уровень Нобелевской премии.

Что скажут знатоки?

ZAM, спасибо за комментарий.

Но вы не ответили на вопрос. 

Доплеровский эффект это изменение частоты, то есть волновые свойства в явном виде.

Электрон микрочастица (размер нулевой, масса покоя отсутствует), при дифракции говорится о волне де Бройля, а Вы говорите что квантовая теория тут ни при чем.

Мой же вопрос был — какова зависимость изменения дифракционной картинки от скорости мишени, а не от напряжения.

Открытие электронного доплеровского эффекта потянет за собой много чего ещё. Это как гипотеза пока.

Насколько знаю, такой эксперимент не проводился.

А по поводу Нобелевской премии, которая давно стала политической, хотел всего лишь обозначить некоторый механизм оценки высших достижений в физике.

Если не затруднит, поясните почему двигать мишень удобнее чем пушку, мне казалось, что как раз наоборот.

#69658 Stratim :

Доплеровский эффект это изменение частоты, то есть волновые свойства в явном виде.

Нет. Пусть танковый пулемёт ведёт стрельбу по мишени.

Если танк неподвижен, то частота вылета пуль из ствола пулемёта равна частоте попадания пуль в мишень.

Если танк движется к мишени, то частота вылета пуль из ствола пулемёта меньше частоты попадания пуль в мишень.

Если танк движется от мишени, то частота вылета пуль из ствола пулемёта больше частоты попадания пуль в мишень.

Это и есть эффект Доплера.

Электрон микрочастица (размер нулевой, масса покоя отсутствует),

Масса электрона (масса и устаревшее «масса покоя» — это одно и то же, потому что масса от скорости не зависит) равна 9*10^-31 кг = 0.5 МэВ/с².

при дифракции говорится о волне де Бройля, а Вы говорите что квантовая теория тут ни при чем.

Я такого не говорил. Волновые свойства электрона — это квантовая физика, эффект Доплера — это классическая физика.

Мой же вопрос был — какова зависимость изменения дифракционной картинки от скорости мишени, а не от напряжения.

Дифракционная картина зависит от длины волны де Бройля. \(\lambda=\frac{hc}{\sqrt{E^2-m^2c^4}}\), E — энергия электрона. Какая разница, каким образом регулировать энергию электрона, разгоняющим напряжением или скоростью электронной пушки?

Открытие электронного доплеровского эффекта потянет за собой много чего ещё. Это как гипотеза пока.

Это давно известно.

Насколько знаю, такой эксперимент не проводился.

Электрон-позитронные коллайдеры это делают в ежедневном режиме.

А по поводу Нобелевской премии, которая давно стала политической, хотел всего лишь обозначить некоторый механизм оценки высших достижений в физике.

Научные разделы Нобелевской премии не политизированы.

Если не затруднит, поясните почему двигать мишень удобнее чем пушку, мне казалось, что как раз наоборот.

Электронная пушка — довольно сложное устройство, а мишень — простое (диффракционная решётка плюс люминисцентный экран).

#69671 Stratim :

ZAM, Вы повторяете известные сведения из учебников и не отвечаете на вопрос по существу.

Сведения из учебников — это и есть ответ по-существу.

Выше уточнил — речь не о доплеровском эффекте для электрона, а об электронном доплеровском эффекте.

Всё было ясно и без уточнения.

Будет ли зависеть диффракционная картинка от скорости сближения/разбегания электронной пушки и цели? Будет.

Известен акустический доплеровский эффект. А мы знаем, что волны акустические продольные.

Известен электромагнитный доплеровский эффект, в радиолокации скорость целей с его помощью измеряется. Электромагнитные волны поперечные.

При чём тут продольность/поперечность? Доплеровский эффект есть и у пулемёта на танке.

Кстати, вопрос-провокация. А волны де Бройля продольные или поперечные?

Теперь ставится вопрос об электронном доплеровском эффекте. Изменение расстояния между электронной пушкой и мишенью. Изменения дифракционной картинки от скорости. Мне такой эксперимент не известен, если подскажете кто и когда проводил, буду признателен.

Я же вам написал про электрон-позитронный коллайдер. Электроны (снаряд) и позитроны (мишень) встречаются на разных скоростях (энергиях). Расчёт результатов столкновения основан на величине волны де Бройля. Результаты экспериментов подтверждают теоретические расчёты.

Пример со снарядами танка здесь не уместен, речь идёт об волновых свойствах электрона, а не корпускулярных.

Эффект Доплера не про волновые и корпускулярные свойства.

Небольшое дополнение для тех, кто заинтересовался предлагаемым экспериментом. Для начала можно было бы провести измерения стационарные по всей длине пробега движущейся части экспериментальной установки. Здесь также могут быть интересные открытия. В любом случае для калибровки прибора это полезно.

Вы считаете, что эффект Доплера зависит от расстояния между пушкой и мишенью?

ZAM, Вам стоит освежить сведения из учебников — у электрона нет массы покоя, причем совсем, как и размера.

Давайте освежать вместе.

Размер электрона: ноль. Масса электрона: 9*10^-31 кг = 0.5 МэВ/с² . Источник: Физическая энциклопедия:  https://rus-physical-enc.slovaronline.com/5175-ЭЛЕКТРОН  https://rus-physical-enc.slovaronline.com/5175-ЭЛЕКТРОН .

Про размер электрона там написано вот что:

Один из важных выводов, вытекающий из проверок КЭД, связан с размерами электрона. КЭД предполагает электрон точечным. Ни в одном эффекте расхождения с этим допущением обнаружено не было. Физически это означает, что размеры электрона меньше 10 ^-16 см.

(КЭД — это квантовая электродинамика).

А у вас какие источники?

И зачем вы используете это странное выражение — «масса покоя»?

Собственно предлагаемый эксперимент это уровень дипломной работы в приличном физическом ВУЗе. Молодёж, дерзайте.

Собственно, толковая молодёжь в ваших советах не нуждается. Она ориентируется на советы более-менее образованных руководителей.

#69676 Stratim :

Хотелось бы увидеть зависимость дифракционной картинки при дифракции электронов для случая, когда электронная пушка движется относительно дифракционной решетки.  В формулу зависимости должна войти скорость пушки, а не электронов из неё вылетающих.

Угол первого интерференционного максимума: \( \varphi = arcsin\frac{\lambda }{d}\) ( \(\lambda \)  — длина волны, \(d\)  — период решётки).

Длина волны де Бройля на мишени: \(\lambda =\frac{\lambda _0}{1+\frac{v}{c}} \) (\(\lambda_0 = \frac{h}{mc} \)  — длина волны де Бройля в системе отсчёта пушки, \(c\)  — скорость вылета электронов из пушки, \(v\)  — скорость сближения мишени с пушкой).

Итого:  \( \varphi = arcsin\frac{ h }{dm\left ( c+v \right )}\) .

Без скорости элекронов не обойтись, потому что именно она (точнее импульс электрона) определяет длину волны де Бройля.

Если удастся обнаружить электронный доплеровский эффект, то это новое в физике.

Ничего нового.

Я вообще-то радиофизик по образованию.

И вы пишете, что у электрона отсутствует масса? Удивительно!

У физики, как и у любой науки, есть передний край. Поставленный вопрос именно оттуда.

Это почти программа средней школы.

ZAM, просьба по возможности ответить.

Дифракция электронов отличается для релятивистских и низкоскоростных?

А формулу, что Вы привели выше не имеет никакого смысла, так как скрость пушки льносительно мишени на порядки меньше скрости света, так что слагаемое в формуле всегда равно нулю. То есть классифческий релятивистский разводняк получается.