Astronomía

¿Cuál es la interpretación física de la derivada de la longitud de onda emitida y observada?

¿Cuál es la interpretación física de la derivada de la longitud de onda emitida y observada?



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El flujo F de un evento en el corrimiento al rojo $ z $ está relacionado con su luminosidad L como $$ F = dfrac {L} {4 pi d_L ^ 2} ,, $$ dónde $ d_L equiv d_L (z) $ es la distancia de luminosidad entre nosotros (el observador) y el evento (el emisor).

También sabemos que un fotón emitido en una longitud de onda $ lambda_ {em} $ se observa en $$ lambda_ {obs} = (1 + z) lambda_ {em} ,. $$

Podríamos querer saber cómo los espectros observados del evento $ f _ { lambda} $ está relacionado con la distribución de energía espectral (SED) de la fuente $ l _ { lambda} $. Entonces podemos deducir que $$ dfrac {dF} {d lambda_ {obs}} = dfrac {1} {4 pi d_L ^ 2} dfrac {dL} {d lambda_ {obs}} = dfrac {1} {4 pi d_L ^ 2} dfrac {dL} {d lambda_ {em}} dfrac {d lambda_ {em}} {d lambda_ {obs}} $$ $$ f _ { lambda} ( lambda) = dfrac {1} {4 pi d_L ^ 2} l _ { lambda} left ( dfrac { lambda} {1 + z} right) dfrac { 1} {1 + z} $$ $$ f _ { lambda} ( lambda) = dfrac {1} {4 pi d_L ^ 2 (1 + z)} l _ { lambda} left ( dfrac { lambda} {1 + z} derecha) $$

Aunque entiendo que el factor $ (1 + z) ^ {- 1} $ proviene del cambio de variable entre la longitud de onda emitida y observada, ¿cuál es la físico significado de esto? Como ejemplo, el $ d_L ^ {- 2} propto (1 + z) ^ {- 2} $ y esos dos factores surgen de que los fotones pierden energía debido a que su longitud de onda se estira y se separan más porque el espacio entre ellos creció.


Creo que puedes entender ese factor de la siguiente manera:

Cuando los fotones pierden energía, se distribuyen en un rango de longitud de onda mayor. Dado que hay un número fijo de fotones, eso significa que el número de fotones por intervalo de longitud de onda observada disminuye en un factor de (1 + z), y por lo tanto el flujo densidad, que es realmente lo que $ f_ lambda $ es decir, disminuye por este factor.


¿Por qué es tan importante la radiación del cuerpo negro?

En la derivación de la fórmula de radiación de cuerpo negro se asume que el sistema es una cavidad electromagnética, por lo que se puede considerar en equilibrio térmico.

Dejando de lado el hecho de que no veo por qué uno haría esa suposición (¿cuáles son sus consecuencias matemáticas en la derivación?),

la mayoría de las fuentes cotidianas no están en equilibrio térmico, entonces, ¿cómo podemos ajustar la fórmula de radiación de cuerpo negro para ellas?

¿O sigue siendo aplicable?

Además: en un cuerpo negro, la densidad de energía espectral no es una constante, lo que significa que algunas frecuencias contribuyen más a la energía que otras: ¿no deberíamos esperar ingenuamente que cada frecuencia tuviera el mismo peso? ¿Cuál es el significado físico de que haya frecuencias "preferidas"?


7 respuestas 7

Podríamos pasarnos una eternidad jugando al whac-a-mole con todas las declaraciones confusas / confusas que siguen apareciendo sobre este tema, en PhysicsForums y en otros lugares. En lugar de hacer eso, ofreceré una perspectiva general que, al menos para mí, ha sido refrescante y clarificadora.

Comenzaré revisando un resultado general de no ir, que se aplica a todas las QFT relativistas, no solo a los fotones. Luego explicaré cómo la pregunta análoga para electrones sería respondido, y finalmente extenderé la respuesta a los fotones. La razón para hacer esto en ese orden probablemente quedará clara en retrospectiva.


Modelos fractales de superficie

Giorgio Franceschetti, Daniele Riccio, en Dispersión, superficies naturales y fractales, 2007

3.B.2 espectro de Wigner-Ville de fBm

El espectro de potencia de un proceso no estacionario se puede definir siguiendo un enfoque de número de onda espacial a través del Espectro de Wigner-Ville: esto se hace en la siguiente discusión para el fBm.

Las ecuaciones (3.17) y (3.18) pueden reformularse formalmente utilizando el espectro de Wigner-Ville W(κ, r), definido para señales deterministas como

aplicando el promedio estocástico a la Ecuación (3.B.1) e intercambiando los límites de integración, resulta que para el caso topológico bidimensional, que es de nuestro interés:

Siempre que se disponga de realizaciones de proceso de extensión finita, y si éstas incluyen detalles de la superficie a cualquier escala, solo se puede evaluar el espectro de Wigner-Ville. En este caso, el espectro de densidad de potencia se obtiene solo a través de una operación de límite siempre que el área bajo análisis se considere de extensión infinita.

Las ecuaciones (3.23) y (3.B.2) también permiten evaluar el espectro de Wigner-Ville del fBm en forma cerrada:

Los resultados de la ecuación (3.B.3) ayudan a interpretar las ecuaciones (3.24) y (3.25) relevantes para el espectro de densidad de potencia de una superficie fBm. Luego, para un proceso estocástico de extensión finita, el espectro de Wigner-Ville oscila con respecto a la variable de espacio alrededor de un comportamiento de ley de potencia general. Este comportamiento proporciona una justificación para interpretar los espectros fBm obtenidos a partir de mediciones sobre muestras de superficie de extensión finita.

La ecuación (3.25) es susceptible de interpretación tanto matemática como física. Desde el punto de vista matemático, el espectro de densidad de potencia de un proceso fBm tiene un comportamiento de ley de potencia, además, la catástrofe infrarroja se alcanza porque el espectro de densidad de potencia no es integrable en el rango de baja frecuencia. Desde el punto de vista físico, la ecuación (3.24) muestra que el comportamiento de la ley de potencias se aproxima asintóticamente para q → ∞: porque q limita el intervalo de integración sobre la variable de espacio, q → ∞ significa que el comportamiento asintótico se alcanza para intervalos espaciales largos.


Ecuación de Rydberg & # 39s

Johannes Rydberg fue un físico sueco que intentó encontrar una relación matemática entre una línea espectral y la siguiente de ciertos elementos. Eventualmente descubrió que había una relación entera entre los números de onda de líneas sucesivas.

Sus hallazgos se combinaron con el modelo del átomo de Bohr para crear esta fórmula:

Más tarde se descubrió que n2 y N1 estaban relacionados con el número cuántico principal o número cuántico de energía. Esta fórmula funciona muy bien para las transiciones entre los niveles de energía de un átomo de hidrógeno con un solo electrón. Para átomos con múltiples electrones, esta fórmula comienza a descomponerse y da resultados incorrectos. La razón de la inexactitud es que varía la cantidad de detección de electrones internos o transiciones de electrones externos. La ecuación es demasiado simplista para compensar las diferencias.

La fórmula de Rydberg se puede aplicar al hidrógeno para obtener sus líneas espectrales. Configuración n1 a 1 y ejecutando n2 de 2 a infinito produce la serie Lyman. También se pueden determinar otras series espectrales:

norte1 norte2 Converge hacia Nombre
1 2 → ∞ 91,13 nm (ultravioleta) Serie Lyman
2 3 → ∞ 364,51 nm (luz visible) Serie Balmer
3 4 → ∞ 820,14 nm (infrarrojos) Serie Paschen
4 5 → ∞ 1458.03 nm (infrarrojo lejano) Serie Brackett
5 6 → ∞ 2278,17 nm (infrarrojo lejano) Serie Pfund
6 7 → ∞ 3280.56 nm (infrarrojo lejano Serie Humphreys

Para la mayoría de los problemas, lidiarás con el hidrógeno para que puedas usar la fórmula:

donde RH es la constante de Rydberg, ya que Z del hidrógeno es 1.


Interacción acústico-óptica en fibras ópticas de pocos modos

Helge E. Engan, Kjell Bløtekjær, en Dispositivos y componentes ópticos de onda guiada, 2006

4.2 Configuración experimental

En la figura 20.11 se muestra una configuración experimental típica para estudios de interacción acústico-óptica. Dependiendo de la aplicación, la fuente de luz puede ser una fuente de láser casi monocromática o una fuente incoherente de banda ancha, como un diodo superluminiscente o un diodo emisor de luz. La luz está acoplada a una fibra de dos modos. En la mayoría de los casos, un LP puro01 se desea el modo en la entrada de la región de interacción. Esto se logra mediante un separador de modos, realizado enrollando algunas vueltas de la fibra en un mandril de pequeño diámetro. Porque el LP11 El modo está menos unido al núcleo de la fibra, se irradia desde la fibra curva, mientras que el LP más unido01 el modo permanece.

FIGURA 20.11. Diagrama esquemático de una configuración experimental típica para la interacción acústico-óptica. La fuente de luz y la detección y el procesamiento de señales en la salida pueden variar, dependiendo de la aplicación específica. La parte de la fibra dibujada como una línea delgada se despoja de su revestimiento.

El recubrimiento bastante suave de la fibra atenúa las ondas acústicas. Por tanto, el revestimiento se elimina en la región de interacción. En la figura 20.11, las partes revestidas y no revestidas de la fibra se muestran como líneas gruesas y delgadas, respectivamente. La onda acústica es excitada por un transductor conectado a la fibra. El transductor es una oblea de cerámica piezoeléctrica de tipo plomo-zirconato-titanato (PZT) resonante a la frecuencia adecuada. La amplitud acústica se amplifica mediante un transformador de impedancia acústica, que consiste en un cono y termina en una punta con un diámetro similar al diámetro de la fibra. El cono puede estar hecho de vidrio o metal. En el primer caso, la punta puede fusionarse con la fibra; de lo contrario, se usa pegamento. Una excitación débil, aunque suficiente para algunos fines experimentales, puede obtenerse por contacto entre la punta y la fibra, con un fluido como una pequeña gota de agua o incluso sin ningún material añadido de modo que solo se presente un contacto “seco” [14] . Tales métodos proporcionan flexibilidad, porque la fibra se puede mover y girar con facilidad.

La excitación acústica del modo requerido es bastante eficiente. Acoplamiento completo de LP01 a LP11 se ha obtenido con 1 mW de entrada de energía eléctrica al transductor, con una longitud de interacción de 72 cm [10]. Se obtiene el mismo resultado con 80 mW y 9 cm. Algunos experimentos con acoplamiento acústico-óptico en los denominados acopladores nulos muestran una eficiencia extremadamente alta [15]. Estos componentes se basan en parte en una tecnología algo diferente a la que se describe en este capítulo, y no se tratan más aquí.

El diseño del cono de la bocina es muy importante para la respuesta de frecuencia e impulso del transductor. La figura 20.12 ilustra los pasos en el desarrollo de transductores [16]. La parte superior de la figura 20.12 muestra las respuestas de frecuencia e impulso para un transductor temprano, donde el cono estaba hecho de cuarzo fundido. La respuesta de frecuencia es muy irregular y la respuesta de impulso es amplia y puntiaguda. Las respuestas se obtuvieron mediante una sonda láser que mide la amplitud acústica.

FIGURA 20.12. Respuesta de frecuencia e impulso para un transductor de diseño inicial (arriba) y un diseño mejorado (abajo).

En la parte inferior de la figura 20.12 se muestra un diseño más reciente. El cono es un cono hueco de aluminio. Los reflejos no deseados son suprimidos por epoxi, que actúa como atenuador acústico. Además, se cree que el diseño más nuevo atenúa preferentemente los modos radiales de orden superior que pueden excitarse inicialmente en la parte gruesa de la bocina. Esto deja menos modos y ondas reflejadas para interferir en el extremo opuesto. La respuesta de frecuencia resultante es suave y la respuesta de impulso tiene un solo pico estrecho.

En la figura 20.11, los atenuadores acústicos que se muestran pueden ser una gota de aceite o agua, o algún material blando aplicado a la fibra desnuda. El propósito de los atenuadores es reducir los reflejos de la onda acústica. Los dispositivos y el procesamiento de señales en la salida dependen de la aplicación. A continuación se muestran ejemplos.


¿Cuál es la interpretación física de la derivada de la longitud de onda emitida y observada? - Astronomía

Observatorio de Radioastronomía Pushchino, Instituto de Física P. N. Lebedev, Academia de Ciencias de Rusia, Pushchino, Rusia

Copyright y copia 2018 por autores y Scientific Research Publishing Inc.

Este trabajo tiene la licencia Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0).

Recibido: 13 de noviembre de 2017 Aceptado: 2 de marzo de 2018 Publicado: 5 de marzo de 2018

Presentamos los resultados de un análisis de las regularidades de rotación de los púlsares a partir de las observaciones actuales y datos retrospectivos sobre la sincronización de los púlsares en el Observatorio Pushchino, obtenidos desde 1978 a 2017. Aproximación paramétrica de series numéricas de tiempos de llegada (ToAs) el polinomio de convergencia La serie definió las combinaciones de valores numéricos, únicos para cada púlsar, idénticos en cualquier sistema de referencia para épocas coincidentes, independientemente de la duración de las observaciones que corresponda a la coherencia de la radiación periódica de los púlsares. El índice de frenado en todos los púlsares observados es n = - (0.9 & plusmn 0.2) que corresponde a la monotonía de desaceleración de la rotación (& gt0). La serie de potencia polinomial de los intervalos calculados en los parámetros de rotación observados representan una escala de tiempo analítica en la que se cuentan las variaciones de los intervalos observados, no correlacionados con la rotación, como en los púlsares B1919 + 21 y B0809 + 74, o las variaciones impredecibles de los intervalos que definen el movimiento de un púlsar en los remanentes de supernova, como en PSR B0531 + 21 o en PSR B1822-09, cuyo movimiento espontáneo tampoco excluye su pertenencia a los remanentes de supernova.

Estrellas de neutrones: púlsares: rotación, segunda derivada, índice de frenado, movimiento

Los resultados más importantes en el estudio de las propiedades físicas de los púlsares están relacionados con la regularidad periódica de la emisión de radio de la estrella de neutrones magnetizada que gira. Las pérdidas de energía que acompañan a la radiación de las estrellas conducen a la desaceleración gradual de su rotación, por lo que el valor numérico del período de rotación especificado en el catálogo se fija junto con la época de observación correspondiente.

El período de rotación, al ser un parámetro observado, representa el valor medido, que viene determinado directamente por los momentos de llegada de los impulsos de radiación al radiotelescopio. Ya desde el comienzo de los 70 años, casi solo varios años después de la apertura y rápida adición de la lista de nuevos púlsares, los valores numéricos del período y su derivada se midieron con precisión para todos los púlsares incluidos en el primer catálogo fundamental de púlsares [ 1], que hasta ahora no han perdido significado.

Muchos de los resultados se obtienen mediante la sincronización del púlsar basada en la medición precisa de los tiempos de llegada (TоA) topocéntricos de las señales del púlsar en los radiotelescopios, denominados en la escala de tiempo UTC [2]. El proceso de sincronización del púlsar depende fundamentalmente de una descripción precisa de todo lo que afecta a los ToA de la radiación pulsada en el telescopio. Además de un estándar de tiempo local y la sincronización del púlsar de las efemérides del Sistema Solar, se requiere conocimiento del período del pulso y el giro hacia abajo del púlsar, su posición astrométrica y movimiento adecuado, su distancia, la medida de dispersión del paralaje (cuando sea detectable) en el medio interestelar y en el sistema binario) cualquier parámetro orbital. Todos estos parámetros están incluidos en un modelo de tiempo, que puede usarse para predecir la fase de la señal periódica del púlsar en cualquier momento. Las diferencias entre los ToA medidos y los predichos por el tiempo son los “residuos de tiempo”, que son la diferencia no modelada entre las observaciones y la teoría [3].

La investigación continua de los púlsares, especialmente en el proceso de acumulación a largo plazo, dentro de varias décadas, archivos de sincronización, mostró que el frenado de los púlsares no se limita solo a la primera derivada. Un análisis del ruido de sincronización ha demostrado que estas desviaciones se deben a una desviación aleatoria y continua de la fase del pulso que produce componentes polinomiales cúbicos a largo plazo en los residuos de sincronización, que se correlacionan con la derivada del período y se cuantifican mediante un parámetro basado en la segunda derivada distinta de cero. Los residuos de tiempo no pueden explicarse por los modelos que se basan en procesos similares al ruido porque dichos modelos no son consistentes con las observaciones en escalas de tiempo largas.

Crucial es una definición exacta de la segunda derivada, cuya contribución generalmente no excede varios microsegundos dentro de 2 a 3 años de observaciones que es varios órdenes más bajos que un umbral de detección en el contexto de ruido de sincronización no modelado. Como señala Shabanova en el artículo generalizador [4]: ​​“Para los púlsares ordinarios, los valores de P2dot debido a la desaceleración son muy pequeños en comparación con las incertidumbres de medición. En realidad, los componentes polinomiales cúbicos a largo plazo en los residuos de tiempo de la mayoría de los púlsares ordinarios conducen a los grandes valores observados de P2dot y, en consecuencia, a valores anormalmente altos de los índices de frenado (Cordes & amp Helfand 1980 Gullahorn & amp Rankin 1982 Cordes & amp Downs 1985) " .

Anormalmente alto, no ceder a una explicación física de los residuos y las variaciones de la segunda derivada también se discuten en la extensa publicación de Hobbs, Lyne y Kramer [5]: “Para un gran número de púlsares, los residuales de tiempo se desvían en más de un pulso período… Los valores ν2dot observados para la mayoría de los púlsares no son causados ​​por la radiación del dipolo magnético o por cualquier otra pérdida sistemática de energía rotacional, sino que están dominados por la cantidad de ruido de sincronización presente en los residuos y el intervalo de datos ”.

Por lo tanto, los modelos de sincronización aceptados a menudo conducen a distorsiones considerables en las estimaciones de las propiedades físicas de los púlsares, que son muy diferentes para los mismos objetos en diferentes fuentes. Las variaciones impredecibles y anormalmente altas de los residuos se interpretan como fallas repentinas del período de rotación (fallas). En esta consideración, es especialmente significativa una extracción confiable de las características físicas de rotación de los púlsares, incluida la segunda derivada, en datos directamente observados, en vista de las restricciones básicas de confiabilidad de las estimaciones estadísticas sobre los residuos.

Nuestro enfoque, en general, es encontrar la relación analítica de los intervalos de tiempo del púlsar y los parámetros físicos de modo que los valores numéricos de estos parámetros deban determinarse y coincidir mejor con los valores medidos de los intervalos observados. El ajuste completo debería ser suficiente solo para aquellos parámetros cuyos valores exactos puedan derivarse directamente de la observación.

2. Modelo analítico de sincronización de Pulsar

El punto principal del modelo es convertir la serie numérica de los ToAs observados, medidos con respecto al evento inicial de radiación del púlsar, en la forma analítica de intervalos, calculados a partir de los parámetros de rotación observados que más se corresponden con la serie numérica. de los ToAs [6].

Los intervalos de tiempo de pulsación (PT) de cualquier evento de radiación periódica pulsada N se expresan por la función de sus parámetros de rotación P 0, P ˙, P & uml en el dominio del tiempo:

PT (P 0, P ˙, P & uml) = P 0 N + 1 2 P 0 P ˙ N 2 + 1 6 (P 0 2 P & uml - 2 P 0 P ˙ 2) N 3, N = 1, 2, 3, ⋯ (1)

La parte derecha de la Ecuación (1) representa una expansión en serie de potencias Maclaurin de intervalos PT, contados desde el evento púlsar emitido inicial. La estructura de los intervalos PT contiene componentes lineales, cuadrados y cúbicos, que están definidos por un período de rotación fijo P0 sobre la época inicial y sus derivados P ˙, P & uml.

La serie de potencia en el lado derecho (1) está limitada a solo 3 componentes paramétricos, suficientes para su convergencia, de hecho, para un púlsar típico (P 0 ≈ 1 s, P ˙ ≈ 10-15-10-16 s ⋅ s - 1, P & uml ≈ 10-28-10-29 s - 1) dentro del período de observaciones de dos años, el componente lineal alcanza 10 7-10 8 s, el componente cuadrado es de aproximadamente 10 s, el componente cúbico no es más de unos pocos microsegundos . Una continuación adicional de la serie muestra que las estimaciones de la contribución de la tercera derivada es menor que 1ns y, por lo tanto, no puede detectarse en el ruido de fondo, por lo que las derivadas más altas de orden 2 en una serie de potencias (1) no pueden considerarse en absoluto.

En la relación (1) los intervalos РТ se calculan a partir de los parámetros de rotación, que se conocen meramente sospechados a priori. Sin embargo, al vincular estos parámetros con los intervalos observados PTi, obtenemos una ecuación cuyas soluciones son los parámetros observables P 0 ∗, P ˙, P & uml, correspondientes a la condición de convergencia de la serie (1). La ecuación de los intervalos observados PTI de acuerdo con la relación (1) es:

P T yo = (1 + α i) (P 0 ∗ N + 1 2 P 0 ∗ P ˙ N 2 + 1 6 (P 0 ∗ 2 P & uml - 2 P 0 ∗ P ˙ 2) N 3) yo (2)

Aquí están: PTI son los valores numéricos de los intervalos observados obtenidos de las efemérides planetarias P 0 ∗, P ˙, P & uml son los parámetros de rotación del púlsar observados obtenidos al resolver la Ecuación (2) α i es la medida de divergencia de la serie (2) del PTI aproximado por los parámetros de rotación de pulsar.

Por aproximación paramétrica de los intervalos, PTI (2) contados a partir del evento púlsar observado inicial, se definen el período de rotación fijo y sus derivados en la época inicial de acuerdo con la expansión de la serie de potencias Maclaurin (1). La combinación de los parámetros P 0 ∗, P ˙, P & uml es única para cada púlsar, donde se alcanza la convergencia de la serie polinomial (1). La serie de 3 componentes en el segundo paréntesis de la Ecuación (2) es una forma analítica P T c a l c de los intervalos observados P T o b s, que corresponde al valor numérico P Т i / (1 + α i) definido por la aproximación paramétrica de PTI por los intervalos calculados con precisión de cálculo (inexactitud inferior a 1 ns):

P T c a l c = (P 0 ∗ N + 1 2 P 0 ∗ P ˙ N 2 + 1 6 (P 0 ∗ 2 P & uml - 2 P 0 ∗ P ˙ 2) N 3) yo (4)

En una vista generalizada de una relación (3) y (4) para todos los eventos de radiación de un púlsar observados dentro de cualquier intervalo, se expresan de la siguiente manera:

P T o b s = (1 + α P T) P T c a l c, (5)

El valor numérico α P T, así como los parámetros de rotación, también es la solución de la Ecuación (2). Caracteriza el ruido de sincronización no modelado en la secuencia de intervalos observados PT obs, no se correlaciona con una escala de tiempo de púlsar analítica PT calc que se define solo por los parámetros observados de rotación y, por lo tanto, no depende de ese ruido de sincronización no modelado .

Se ha demostrado que la Ecuación (2) es invariante de forma bajo transformaciones de coordenadas, en las que los valores numéricos del período de rotación observado coinciden en los sistemas de coordenadas baricéntrico y topocéntrico en las mismas épocas de la hora local. La parte izquierda de la ecuación (2) consiste en los intervalos T T o b s topocéntricos observados o T B o b s baricéntricos. La parte derecha contiene los intervalos T T c a l c o T B c a l c, que se calculan mediante los parámetros de rotación observados obtenidos por aproximación de T T o b s o T B o b s, respectivamente.

Entonces, el modelo analítico de sincronización (2) determina los valores consistentes únicos P 0 ∗, P ˙, P & uml correspondientes a la coherencia de la radiación periódica del púlsar, solo en los ToAs observados. Las variaciones aleatorias de los ToAs debido al conocimiento impreciso de las variables físicas y al ruido no modelado de las observaciones no tienen un impacto significativo en los intervalos modelados de radiación periódica coherente del púlsar, que se identifican con una precisión de máquina y una resolución de sub-nanosegundos por los parámetros de rotación consistentes del pulsar.

Como resultado de dividir los intervalos observados, las variaciones aleatorias no contienen componentes de rotación detectables. Pueden analizarse adicionalmente para identificar factores que afectan, por ejemplo, la distorsión de una escala de tiempo atómico del radiotelescopio, para una posible interpretación física. También se asume que los parámetros de rotación del púlsar son independientes de cualquier factor físico que esté involucrado en un ajuste paramétrico.

3. Consistencia de los parámetros de rotación observados de los púlsares

Es evidente que el valor del período P 0 ∗ depende de cualquier elección de la época del evento inicial, teniendo en cuenta las derivadas distintas de cero P ˙, P & uml. Los ajustes correspondientes de los parámetros de rotación también satisfacen la convergencia de la expansión en serie (2) para cualquier extensión en la vecindad de la variable especificada por t = P 0 ∗ N. Incluido en la Ecuación (2) el valor numérico P 0 ∗ representa el período de rotación en la época inicial de observaciones, y cualquier época actual t toma un valor consistente con las derivadas P ˙, P & uml:

Р (t) = P 0 ∗ + Р ˙ 0 ⋅ t + 1 2 P & uml ⋅ t 2, t = P 0 ∗ N, 1 & lt N & lt ∞ (6)

La relación (6) corresponde a una propiedad de la coherencia de la radiación periódica del púlsar y, por lo tanto, indica una desaceleración monótona de la rotación del púlsar (P ˙ & gt 0, P & uml & gt 0), que es un signo observacional de convergencia de la serie de potencias polinomiales ( 1). La desaceleración monótona del púlsar provocó los valores negativos de las derivadas υ ˙ & lt 0, υ & uml & lt 0 en el dominio de la frecuencia, respectivamente.

La aproximación de los intervalos observados (2) también detecta las variaciones aleatorias del período de emisión observado Р ∗ (t). La magnitud de la variación se expresa de la siguiente manera:

Δ Р (t) = α (t) (P 0 ∗ + Р ˙ 0 ⋅ t + 1 2 P & uml ⋅ t 2) (7)

Por integración de función en un intervalo , (aquí i & gt j), se calcula la desviación de los intervalos observados:

Δ P T j, yo = 1 P 0 ∗ ∫ t j t yo Δ P (t) d t (8)

Reemplazando la función continua con su aproximación discreta en la Ecuación (2), y asumiendo que el cambio del período observado en un intervalo ocurre de manera uniforme, obtenemos desviaciones de los intervalos observados en la forma de las diferencias finales entre dos eventos de radiación observados de un púlsar dentro de este intervalo:

Δ P T j, yo = (α i + α j) 2 (P T i - P T j). (9)

La principal característica de la desaceleración observada de la rotación del púlsar es el índice de frenado n que describe la dependencia de la velocidad angular Ω = 2 π υ = 2 π / P de rotación de una estrella de neutrones en el tiempo. El índice de frenado es ahora la única prueba directa conectada con un mecanismo de desaceleración de púlsares de radio. En el índice de frenado es posible comparar púlsares, el período y qué derivadas difieren en varios órdenes, pero al ser parámetros observados, están disponibles para la comparación según catálogos y otras fuentes. Son equivalentes se expresan en un dominio de frecuencia y tiempo:

Considerando que los valores numéricos del período P y su derivada P ˙ fueron medidos correctamente para todos los púlsares contenidos en los catálogos fundamentales, se sigue la evidente discrepancia para una evaluación de desaceleración de un púlsar. En lugar de inspeccionar n = 3 para el modelo de frenado de dipolo magnético aceptado por los autores, se obtuvieron los índices de frenado medidos para los púlsares no reciclados en un rango de −287,986 a +36,246 con una media de −1713 y una mediana de 22. Si Para restringir la muestra de los datos de 30 años que abarcan, se obtuvieron índices de frenado que van desde −1701 a +36,246 con una media de +3750 y una mediana de +29. De una muestra de 366 púlsares, 193 (53%) tienen un valor υ & uml positivo y los 173 restantes (47%) tienen υ & uml negativo [5].

La dispersión revelada anormal del índice de frenado de los púlsares en las fuentes diferentes demuestran en primer lugar las discrepancias exactamente de la segunda derivada que desafía el estudio adicional y la especificación exactamente sobre él.

Se aplicó una aproximación paramétrica de los intervalos observados a la sincronización de los púlsares В0809 + 74, В1919 + 21, В0834 + 06, J1509 + 5531, B2217 + 47, В0329 + 54, В0531 + 21 en 2007-2015 en el radiotelescopio BSA, que funcionó a frecuencias cercanas a 111,3 MHz. Se utilizó un radiómetro de 64 canales con un ancho de banda de 20 kHz para las observaciones de púlsares. Los datos se muestrearon a intervalos de 2,56 o 1,28 ms. El radiotelescopio BSA, compuesto por una antena de tránsito polarizada linealmente con un tamaño de haz de aproximadamente (3,5 / cosδ) min, proporcionó la duración de la sesión de observación en un rango de 3 a 11 minutos a diferentes declinación de púlsar δ. Durante este tiempo, los pulsos individuales se sumaron sincrónicamente con un período de pulsar topocéntrico predicho para formar el perfil de pulso medio en cada canal de 20 kHz. Después de la eliminación de la dispersión, se sumaron todos los perfiles de canal para producir un perfil de pulso medio para la sesión de observación dada. Los tiempos de llegada topocéntrica de los pulsos para cada sesión de observación se calcularon mediante la correlación cruzada del perfil de pulso medio con una plantilla estándar de bajo ruido.

Por aproximación de los intervalos observados de acuerdo con la Ecuación (2) se obtuvieron los parámetros de consistencia de rotación P, P ˙, P & uml que se dan en la Tabla 1 junto con los correspondientes índices de frenado n [7].

Como componente de la segunda derivada P & uml en los intervalos PT, no excede de unos pocos microsegundos, incluso en los púlsares con valores relativamente grandes P & uml = 10 −28-10 −29 s −1, se detecta no antes de después de dos años de observaciones. La

Tabla 1 . Parámetros de rotación e índices de frenado de los púlsares observados.

pulsar B1919 + 21 (P & uml cerca de 10 −30 s −1) requiere al menos 7 - 8 años de observaciones para detectar P & uml. Incluso después de 9 años de observaciones Pulsar B0809 + 74 en 2007-2009 y 2012-2017, no se ha encontrado el signo significativo de la segunda derivada, es decir, P & uml & lt 10 −30 s -1, que no supera un umbral de detección especificado. .

Calculado a partir de los parámetros observados P, P ˙, P & uml, el valor del índice de frenado es un invariante numérico n = - (0,9 & plusmn 0,2), correspondiente a la radiación coherente a la desaceleración monótona de estos púlsares.

4. Observaciones y análisis de tiempos

Ahora, en vista de los resultados de la sincronización del púlsar expresados ​​como series de potencia analítica, ampliaremos el alcance de este modelo, habiéndolo extendido también a otros datos y objetos de observación para comparar los resultados y sus interpretaciones físicas. Para ello, abordaremos la lista de 27 púlsares, observados desde 1978 a 2012 años en el radiotelescopio BSA FIAN mediante una técnica idéntica en las mismas condiciones [4]. Todos los púlsares de la Tabla 1, excepto el PSR B0531 + 21, también contienen en la lista 27 PSR de Shabanova. A su vez, todos los púlsares de la lista de Shabanova contienen en la extensa lista de 366 púlsares observados durante los últimos 36 años utilizando el radiotelescopio Lovell de 76 m en el observatorio de Jodrell Bank, que se investigan en detalle sobre la existencia de irregularidades de rotación en un el conocido trabajo de Hobbs et al. [5]. Las observaciones en los radiotelescopios BSA y Lovell se llevaron a cabo casi en paralelo en los mismos años, los autores estaban bastante bien informados mutuamente y discutieron activamente los resultados, prestando especial atención a las divergencias disponibles, analizaron sus posibles razones.

Los parámetros de tiempo de 27 púlsares fueron determinados por los ToAs topocéntricos iniciales realizados en observaciones regulares en el radiotelescopio BSA en el modo automático. Los parámetros de tiempo se determinaron utilizando el programa TEMPO 2 y las efemérides JPL DE200. Los tiempos de llegada topocéntricos recopilados en el PRAO y los tiempos de llegada geocéntricos obtenidos de los datos de tiempo de archivo del JPL se corrigieron al baricentro del sistema solar a una frecuencia infinita. La posición y el movimiento adecuado necesarios para esta corrección se tomaron de [5] y se mantuvieron constantes durante el procedimiento de ajuste. Las posiciones de la mayoría de los púlsares de nuestra muestra no requieren corrección ya que sus residuos (definidos como los tiempos de llegada observados menos los previstos) obtenidos después del procedimiento de ajuste no mostraron una sinusoide con un período de 1 año dentro de la precisión de las mediciones. Se necesitaban correcciones de posición para los púlsares B1508 + 55, B2020 + 28 y B2224 + 65, que son púlsares de movimiento rápido, pero una solución de sincronización no proporcionó posiciones mejoradas para estos púlsares debido al gran ruido de sincronización. Como el comportamiento temporal de estos púlsares se analizó durante un intervalo largo, la presencia de una onda sinusoidal anual débil al final de este intervalo no afecta la estructura a gran escala de los residuos temporales.

Además, se dan los resultados de la sincronización de 4 púlsares, dos de los cuales (B1919 + 21 y B0809 + 74) contienen ambos en la Tabla 1, y en la lista de 27 púlsares de Shabanova, un pulsar B0531 + 21 está solo en la Tabla 1, pulsar B1822-09 se da en la lista de Shabanova solamente. La sincronización de todos los púlsares enumerados se realiza en el modelo analítico y los parámetros de rotación observados de los púlsares correspondientes.

4.1. Púlsares B1919 + 21 y В0809 + 74

En estos púlsares, aparentemente de la Tabla 1, existen los valores más pequeños de la segunda derivada, en PSR B0809 + 74 no alcanza un umbral de detección incluso durante varios años de observaciones. Por lo tanto, es posible esperar que los archivos retrospectivos de observaciones de Shabanova que duren varias décadas permitan extraer el valor confiable de la segunda derivada. En el ejemplo de PSR B1919 + 21 compararemos los resultados de la detección de segundas derivadas (P2dot cerca de 10 - 30 s −1) en conjuntos de datos anteriores de observaciones a largo plazo de Shabanova y observaciones posteriores en el radiotelescopio BSA FIAN.

Los resultados de nuestro procesamiento de tiempo de PSR B1919 + 21 se presentan en las Figuras 1-4. Obtenemos ToAs topocéntricos y mediante TIMAPR [2] baricéntricos de las observaciones de Shabanova durante 1994-2012 que coinciden parcialmente en el tiempo con las observaciones de 8 años 2008-2009 y 2012-2017 por Losovsky de ese púlsar en la Tabla 1. Establecemos una tarea para comparar los valores de la segunda derivada coordinada con otros parámetros de rotación en ambas selecciones.

En el modelo analítico buscamos decisiones equivalentes para la segunda derivada tanto en las coordenadas topocéntricas como en las baricéntricas. Como la duración de ambas selecciones es suficiente para la detección segura de un componente cúbico, podemos comparar directamente los resultados de la detección de la segunda derivada y probar su consistencia con otros parámetros de rotación. Al detectar la segunda derivada operamos con valores absolutos de ToAs tanto en el sistema topocéntrico (TT), como en el sistema baricéntrico (TB). En los gráficos de la Figura 1 se muestran sus diferencias.

La segunda derivada se determinó de acuerdo con las razones (3), (4) y (5) detección directa por intervalos observados de PT.obs. Considerando que los parámetros P

Figura 1 . Diferencia de tiempos de llegada topocéntricos (TT) y baricéntricos (TB) durante las observaciones 1994-2012 de PSR B1919 + 21.

y Pdot son conocidos, el componente de la segunda derivada se acaba de restar de PTobs de un componente de este intervalo calculado en los parámetros conocidos P y Pdot:

P T o b s (P 2 d o t) = P T o b s - P T c a l c (P, P d o t). (11)

La detección de la segunda derivada se igualó en ambos sistemas, los ToA observados se contaron es independiente del impulso inicial general que define una época inicial de observaciones de todos los impulsos posteriores de TTobs y TBobs en cada sistema de referencia.

El resultado de la detección del componente P2dot en sistemas topocéntricos y baricéntricos se muestra en la Figura 2, y el resultado de la aproximación cúbica se muestra en la Figura 3. En la Figura 4, variaciones de ruido no modeladas de los intervalos observados que no están correlacionados con la rotación de un se muestran púlsar. Sus valores (RMS) dentro de un intervalo de casi 20 años no exceden los 0.1 mks y, por lo tanto, la relación señal / ruido (SNR) del componente P2dot cúbico detectado en la Figura 2 parece no menos de 250, es más que suficiente para detección segura de la segunda derivada confirmada por la coincidencia de los componentes observados de la segunda derivada y su aproximación cúbica en ambos marcos de referencia.

El valor numérico de la segunda derivada establece la aproximación es 3.99573 ∙ 10 −30 s −1. Coincide con el valor de P2dot obtenido en observaciones posteriores de la Tabla 1 y se coordina con la primera derivada y el período definido para cualquier época, según una relación (6) con el mismo índice de frenado n = -0,94. Es necesario denotar a la Figura 3 sobre distinción de valores del período, que corresponden a diferentes épocas iniciales de MJD: en el marco de referencia topocéntrico P0(TT) = 1.337302232070039186 s (MJD 49616.69854), en el marco de referencia baricéntrico P0(TB) = 1,337302232070342499 s (MJD 49616,70114). Las distinciones especificadas del período se definen por la diferencia de una época inicial de observaciones (TT-TB)0 = -224.4 s en la Figura 1 debido a la diferencia de ToAs en los marcos de referencia topocéntrico y baricéntrico que, según la expresión (6), definen los valores correspondientes del período para una época inicial de observaciones en cada marco de referencia.

Es fácil notar que el valor del período se define con mucha más precisión de lo que se especifica en el catálogo. Y cuanto mayor sea la duración de las observaciones, mayor será la precisión correspondiente a una aproximación de los intervalos observados. Con una duración de observaciones en varias décadas, la inexactitud de aproximación

/> (a) /> (b)

Figura 2 . Detección directa de la segunda derivada P2dot en los intervalos observados TTobs (a) y TBobs (b) [mks]. La desviación cúbica de los intervalos observados alcanza unos 25 mks y seguramente supera un umbral de detección de la segunda derivada.

/> (a) /> (b)

Figura 3 . Aproximación paramétrica cúbica de la segunda derivada P2dot en marcos de referencia topocéntricos (a) y baricéntricos (b). El componente cúbico de P2dot, de acuerdo con la Ecuación (4), se calcula con una precisión de computadora alcanzable (incertidumbre menor que 1 ns).Segunda derivada P2dot = 3.99573 ∙ 10 s −1 - 30 s −1. Se acuerda con el período de rotación P y la derivada P2dot según catálogo [1], al índice de frenado n = -0,94.

/> (a) /> (b)

Figura 4 . Variaciones aleatorias de los intervalos observados de PSR B1919 + 21 en marcos de referencia topocéntricos (a) y baricéntricos (b). Las variaciones no están correlacionadas con la rotación periódica del púlsar y no superan los 0,1 mks en las observaciones de 1994-2012.

alcanza un límite de resolución discreta de la calculadora de aproximación que en este caso corresponde al permiso de picosegundos de los intervalos observados, por lo que el ruido de sincronización no correlacionado no ejerce impacto sobre el resultado de la aproximación.

Así, mediante modelos analíticos de temporización (2) se alcanza la compatibilidad de los intervalos de radiación observados en un marco de referencia topocéntrico y baricéntrico. Los intervalos observados, debido a la coherencia de la radiación de un púlsar, se expresan a través de los parámetros de rotación idénticos para la época coincidente y coordinados dentro de cualquier duración de las observaciones. Por lo tanto, los períodos y sus derivadas recibidos como resultado de la aproximación de los intervalos observados permanecen mutuamente coordinados dentro de cualquier duración, independientemente de la elección de una época inicial de observaciones. Solo es necesario proporcionar la duración de las observaciones suficiente para la detección segura de la segunda derivada teniendo en cuenta la precisión requerida de la aproximación paramétrica de los intervalos observados.

Como se muestra arriba, incluso después de 9 años de observaciones del pulsar B0809 + 74 en el radiotelescopio BSA FIAN, no se ha encontrado el signo significativo de la segunda derivada, es decir, P & uml & lt 10 - 30 s -1, que no exceder un umbral de detección especificado, como se indica en la Tabla 1. La ausencia de una segunda derivada significativa a intervalos relativamente cortos de 2 a 3 años simplificó el procesamiento de los datos de tiempo cuando solo la primera derivada podría ser limitada. Sin embargo, las crecientes demandas sobre la precisión de la sincronización plantea la cuestión de la definición exacta de la segunda derivada, de manera especialmente aguda, teniendo en cuenta las variaciones anómalas de sus estimaciones existentes. Por lo tanto, las observaciones únicas de 34 años pulsar B0809 + 74, realizadas por Shabanova et al. [4], son de particular interés como una oportunidad para superar el umbral de detección límite y obtener el valor medido real del componente cúbico de la segunda derivada utilizando datos de archivo a largo plazo.

El método de procesamiento de datos de observación es completamente análogo al utilizado para el pulsar B1919 + 21. En las Figuras 5-8 se muestra la misma estructura de gráficos, cálculos y estimaciones que en la Figura 1 para el púlsar B1919 + 21. En el gráfico de la Figura 5 se muestra la diferencia entre los ToAs topocéntricos y baricéntricos iniciales dentro de los 34 años de observación. Observamos que dos interrupciones en las observaciones de 1 a 2 años o más en la etapa inicial no tuvieron ningún efecto en los resultados del tiempo, ya que, en primer lugar, todos los intervalos de los eventos observados se cuentan desde el inicio general y, en segundo lugar, los intervalos son aproximada observable

Figura 5 . Diferencia de ToAs [s] topocéntricos (TT) y baricéntricos (TB) durante las observaciones de 1978-2012 de PSR B0809 + 74.

/> (a) /> (b)

Figura 6. Detección directa de P2dot en los intervalos observados TTobs (izquierda) y TBobs (derecha) [mks]. La desviación cúbica de los intervalos observados solo después de 34 años de observaciones supera un umbral de detección de la segunda derivada, que es de aproximadamente 2,5 mks.

/> (a) /> (b)

Figura 7. Aproximación paramétrica cúbica de la segunda derivada P2dot en los marcos de referencia topocéntrico (izquierda) y baricéntrico (derecha). P2dot = 5.89 ∙ 10 - 32 s −1. El índice de frenado n = -0,71, teniendo en cuenta los valores acordados del período de rotación y la derivada Pdot en el Cataloque [1].

/> (a) /> (b)

Figura 8 . Variaciones aleatorias de los intervalos observados de PSR B0809 + 74 en los marcos de referencia topocéntrico (izquierda) y baricéntrico (derecha). Las variaciones aleatorias de los intervalos observados están dentro del rango de 0,2 a 0,3 mks y no tienen un efecto significativo en la precisión de la medición de la segunda derivada. (a) RMS = 0,275 mks (b) RMS = 0,159 mks.

parámetros de rotación, acordados en cualquier época, sin importar qué eventos se eligieron para las observaciones.

En comparación con el PSR P1919 + 21, la sincronización del PSR B0809 + 74 revela las siguientes características:

& # 8226 Nivel más alto de ruido de sincronización sin modelar y aproximadamente un orden de magnitud menor que el valor del componente detectado de la segunda derivada, valor relativamente bajo de S / N ≈ 10

& # 8226 Se define la instalación más precisa de la época inicial de observaciones MJD en marcos de referencia topocéntricos y baricéntricos como condición para la equivalencia de los componentes cúbicos de P2dot y la consistencia del período inicial Po en el intervalo de 34 años.

& # 8226 El valor de P2dot es aproximadamente 2 órdenes de magnitud menor que el del púlsar B1919 + 21 y 3-4 órdenes de magnitud menor que el de los púlsares B0834 + 06, J1509 + 5531, B2217 + 47, B0329 + 54 de la Tabla 1

Estas características de la sincronización del pulsar B0809 + 74, que están directamente relacionadas con sus propiedades físicas, se manifiestan en las condiciones de procesamiento de datos en el modelo de procesamiento de tiempo paramétrico aceptado.

Cabe señalar especialmente que el índice de frenado del PSR B0809 + 74 es n = -0,71 y, a diferencia de los otros púlsares de la Tabla 1, está cerca del límite inferior del rango n = - (0,9 & plusmn 0,2) establecido por observación. . Hasta ahora, según las observaciones de un solo púlsar, no está claro si esta cantidad es aleatoria o si refleja el patrón general característico de los púlsares con una pequeña desaceleración, es decir, púlsares con derivadas relativamente pequeñas similares a PSR B0809 + 74. En general, estos púlsares con un período de aproximadamente un segundo, en el que P ˙ & pound 10 - 16 c ∙ с −1, no se conocen tanto. Entonces, en el catálogo ATNF, que contiene más de 2600 púlsares, solo hay alrededor de dos docenas de ellos. Varios de estos púlsares se dan en la Tabla 2.

A partir de los datos de observación sobre la sincronización de estos púlsares, se puede usar una medición directa del componente cúbico de los intervalos observados para medir el valor exacto de la segunda derivada para refinar el límite inferior del índice de frenado. Solo debe tener en cuenta que para una detección confiable de P2dot se requerirán observaciones durante 40 años o más.

4.2. Sobre la consistencia de los parámetros de rotación de los púlsares de milisegundos

Para un púlsar de milisegundos, cuya radiación periódica también es coherente, la derivada del período P ˙ generalmente no excede 10 −18-10 −21 s ∙ s −1. La magnitud esperada de la segunda derivada P & uml, por la consistencia de los parámetros de rotación según el criterio de desaceleración de la monotonía (6), debe estar dentro de 10 −35-10 −39 s −1. Esto es mucho orden por debajo del umbral de detección, y P & uml sólo puede evaluarse teóricamente, por analogía con el cálculo del índice de frenado de los segundos púlsares. Por tanto, partiendo de la invariancia numérica del índice de frenado con un valor medio del índice de frenado navrg = -0,94, los valores numéricos de P & uml como su límite superior para púlsares de milisegundos se han calculado en los parámetros de rotación conocidos P, P ˙.

La Tabla 3 resume los parámetros de rotación consistentes de los púlsares de 7 milisegundos. Los parámetros P, P ˙ de los PSRs J1640 + 2224, J2145-0750, J0613-0200, J1713 + 0747, J1643-1224 fueron tomados del catálogo ATNF [8], estos parámetros de los PSRs B1937 + 21 y B1855 + 09 fueron publicados en la investigación fundamental Kaspi et al. [9], especial dedicado a estos púlsares, junto con ToAs, que fueron amablemente proporcionados a través de Internet por los autores.

Las observaciones de Kaspi et al. 1994 se realizaron en un observatorio en Arecibo a frecuencias de 1.4 GHz de PSR B1855 + 09 ((J1857 + 0943), y, respectivamente 1.4 y 2.4 GHz de PSR B1937 + 21 (J1939 + 2134). Se midieron los impulsos observados de PSR B1855 + 09 con una precisión de 0,8 mks y PSR B1937 + 21 con una precisión de 0,2 mks. En la Tabla 3, en estos púlsares, el formato de una época difiere en un gran número de signos decimales de una parte fraccionaria mientras que en todos los demás púlsares de la Tabla 3 el entero MJD solo

Tabla 2 . Segundos púlsares con pequeña desaceleración de rotación.

Tabla 3 . Parámetros de rotación de consistencia de los púlsares de milisegundos.

se especifican. En PSR B1937 + 21, además, el formato de período se expande a 18 signos decimales. Para estos púlsares se especifican las segundas derivadas en el dominio de la frecuencia:

para PSR B1937 + 21 F2dot = (13,2 y plusmn 0,3) E-27 s −3 o P2dot = - (3,2 y plusmn 0,7) E-32 s −1

para PSR B1855 + 09 F2dot = - (1.0 & plusmn 0.9) E-27 s −3 o P2dot = (2.87 & plusmn 2.58) E-32 s −1.

El cálculo de una relación (10) mostró que los valores numéricos de la segunda derivada P & uml del período de púlsares de milisegundos В1937 + 21, В1855 + 09, J1640 + 2224, J2145-0750, J0613-0200, J1713 + 0747, J1643 -1224 están en el rango 10 −35-10 −38 s −1. Es al menos 7 - 8 órdenes menos que en los segundos púlsares, y es mucho más bajo que el umbral de detección que excluye la posibilidad de medir P & uml directamente por el tiempo de los púlsares de milisegundos.

En el trabajo de Hobbs et al. (2010) [5] de un total de 366 PSR se analizan púlsares de 25 milisegundos. Se seleccionan en la Tabla 4 junto con sus parámetros de frecuencia de rotación FO, Fdot, F2dot. Algunos de los púlsares, a saber, J1939 + 2134, J1857 + 0943, J0613-0200 contienen en la Tabla 3 en qué parámetros de rotación es equivalente en un dominio de tiempo se expresan.

Es obvio que para los púlsares de milisegundos en los que la segunda derivada es a priori 7 - 8 órdenes menos, que para los segundos púlsares encontrar su valor numérico en la forma de observación, incluso una aproximación paramétrica de los intervalos observados, es imposible en principio. Las discrepancias anormales en la definición de la segunda derivada son especialmente inherentes a los púlsares de milisegundos, en los que la relación del componente cúbico en los intervalos observados con la varianza no modelada del objetivo de los residuos es varios órdenes menos que en los púlsares ordinarios.

Por lo tanto, la única oportunidad para definir la segunda derivada en púlsares de milisegundos es establecerla en la forma de asentamiento como el límite superior coordinado con el conocido para el período (frecuencia) de rotación y la primera derivada en un invariante numérico de un índice de frenado de n = - (0.9 & plusmn 0.2) según una relación (10).

Cuadro 4. F2dot calculado (límite superior) de púlsares de milisegundos en la Tabla 1 (Hobbs et al., 2010).

Dicho procedimiento de cálculo se realizó en relación con todos los púlsares de milisegundos en la Tabla 4. En la columna de la derecha, la tabla los valores calculados del límite superior de F2dot recibido en el valor fijo navrg = -0,94 se colocan. De este modo se obtienen los valores coordinados de la segunda derivada según el signo, correspondientes a una ralentización monótona.

4.3. El movimiento espontáneo observado de los púlsares en los remanentes de supernova

Las características específicas de los púlsares asociados con los remanentes de supernovas son campos magnéticos más grandes, períodos de giro más cortos que los típicos púlsares. Estos púlsares se distinguen mucho más grande, que cerca de los segundos regulares, de las pérdidas de energía, por eso la derivada del período a ellos es más por lo menos en 1 - 2 órdenes. Incluso antes de la apertura y el comienzo de las observaciones activas de los púlsares, F. Pacini [10] predijo que después de la explosión, la supernova tiene que ser un núcleo estelar muy denso. Al desarrollar estas representaciones, F. Pacini [11] señaló que la rotación de las estrellas de neutrones, que pueden formarse durante la explosión de una supernova, debe estar conectada con una cubierta gaseosa circundante.

V. Kaspi seleccionó unos 30 púlsares, que pueden asociarse con los restos de supernova [12]. El criterio importante de accesorio son las velocidades del movimiento de un púlsar; se enfatiza que las medidas apropiadas del movimiento son extremadamente importantes para la confirmación de la autenticidad de muchas asociaciones de púlsares enumeradas en la tabla con supernova. Las mediciones de movimiento adecuadas para púlsares jóvenes son cruciales para decidir si muchas de las asociaciones son genuinas. La conclusión más sorprendente tras el examen de las asociaciones entre las estrellas de neutrones y los restos de supernovas es que el paradigma de que cada estrella de neutrones joven es como el púlsar del Cangrejo requiere una reconsideración.

Mientras tanto, cabe señalar que el púlsar B0531 + 21, en particular, no fue incluido en el número de púlsares 366 analizados por Hobbs et al. [5]: “Aunque los PSR B0531 + 21, se han observado con regularidad, no podemos obtener un conjunto de datos útiles para el análisis descrito en este documento. Por tanto, estos púlsares no están incluidos en nuestra muestra ”. Realmente, en este trabajo no se consideró en común el movimiento de los púlsares como factor de influencia en los resultados de la sincronización.

Las observaciones del pulsar B0531 + 21 en el rango de radio de 111 MHz detectan una desviación anómala del período de observación P e intervalos PT que no encajan en una serie de potencia convergente (2) de componentes parametrizados en intervalos PT observados (Figuras 9-12). Sin embargo, los parámetros de rotación observados obtenidos de la Ecuación (2), coinciden con los criterios de coherencia y corresponden al típico giro monótono hacia abajo con índice de frenado n = - (0.9 & plusmn 0.2). Mientras tanto, la magnitud relativa de las desviaciones observadas del período P durante las observaciones de dos años alcanzó el orden de 10 −9 (Figura 9 (a)), que es 5-7 órdenes de magnitud mayor que los otros púlsares en la Tabla 1 Además, el 21.02.2012 (MJD 55978), invirtió el signo de la desviación de P, y la observación posterior mostró un fuerte aumento en su orden de magnitud hasta 10 −6 [7].

Estas desviaciones espontáneas del período de emisión observado que no están asociadas con cambios en los parámetros de rotación del púlsar, pueden interpretarse como un cambio Doppler debido al movimiento del púlsar debido a los efectos de fuerzas desequilibradas en direcciones radiales. La velocidad radial se determina entonces por la desviación α i del período P obtenido de la Ecuación (2) y la velocidad de la luz c: V i = α i ⋅ c (Figura 9 (a)). La Figura 9 (b) muestra los intervalos PT de desviación y el desplazamiento correspondiente del púlsar L a lo largo de la línea de visión.

Los parámetros del movimiento: la velocidad, la aceleración y el movimiento de un púlsar, así como los parámetros de rotación, se definen mediante la Ecuación (2). Solo,

/> (a) /> (b)

Figura 9. Movimiento observado del púlsar В0531 + 21 durante el 01.2010-11.2011: Δ P / P ―desviación del período de rotación, V ― velocidad a lo largo de la línea de visión (a) Δ PT ―desviación de los intervalos observados, L ― movimiento observado del púlsar (B). Período P = 0.033403347409400 s (48743.0), Pdot = 4.2096 ∙ 10-32 [1]. La velocidad observada aumenta suavemente hasta un valor de aproximadamente 0,1 m / s, luego se estabiliza cerca de este nivel durante el próximo año.

Figura 10. Velocidad V observada del PSR В0531 + 21 durante el 01.2010-09.2017. Los cambios observados en la velocidad del movimiento de un púlsar son impredecibles, tienen carácter de signo variable y varían en un rango de -500 m / sa 3000 m / sy más.

Figura 11. Movimiento observado L del PSR В0531 + 21. El púlsar se movió en el espacio más de 750 millones de kilómetros dentro de la Nebulosa del Cangrejo durante nuestras observaciones desde el 01.2010 hasta el 09.2017.

Figura 12. Aceleración observada ΔV / ΔPT del PSR В0531 + 21. Sobre los cambios medidos de velocidad ΔV dentro de los intervalos ΔPT entre observaciones, se calculan los valores numéricos de aceleración del púlsar en movimiento. Tienen carácter espontáneo y se encuentran en un rango de aproximadamente & plusmn 3,5 ∙ 10 −4 m / s −2.

a diferencia de otros púlsares observados de la Tabla 1, para PSR B0531 + 21 es necesario considerar que el parámetro adimensional α de aproximación de intervalos (2) está asociado con el movimiento de un púlsar aquí y se interpreta como el desplazamiento Doppler del período observado de radiación debido al movimiento de un púlsar bajo la influencia de fuerzas desequilibradas en las direcciones radiales. El desplazamiento relativo del período se expresa de la siguiente manera:

La velocidad del rayo del movimiento de un púlsar se define en una época de observación de la siguiente manera:

V i = α i ⋅ c, aquí es la velocidad de la luz.

El desplazamiento L i de un púlsar dentro de algún intervalo contado desde una época inicial en un supuesto de velocidad constante se define mediante la siguiente expresión:

L yo = V yo ⋅ P T yo = α yo ⋅ c ⋅ P T yo.

Desplazamiento L j, i de un púlsar entre eventos observados elegidos al azar en un intervalo <ртj,ртi>se calcula sobre la relación (9).

En el lapso de casi 6 años de observaciones del púlsar B0531 + 21 dentro de 2010-2015, su velocidad cambió en rango, desde 0.1 m / so menos hasta 500 m / so más el desplazamiento del púlsar a lo largo de la línea de visión cambió de unos cientos de metros hasta 100 millones de km y más. Calculada a partir de la desviación de la velocidad dentro de los intervalos de 1 a 7 días entre observaciones, la aceleración cambió en el rango, desde 10 −8 m ∙ s −2 y menos hasta 10 −4 m ∙ s −2 o más.

Tenga en cuenta que la velocidad transversal del púlsar implícita Vt, que está determinado por el desplazamiento angular del púlsar desde el centro SNR, es especificado por Kaspi [12] como un valor constante de 125 km / s. Esto es varios órdenes de magnitud mayor que el valor observado y no considera variaciones significativas e impredecibles.

La desviación observada del período de emisión en la Nebulosa del Cangrejo impulsada por púlsar muestra que parte de la energía rotacional de PSR B0531 + 21 se convierte en energía del movimiento acelerado observado, sin violar la monotonía, su desaceleración y coherencia de la radiación periódica. .

Este púlsar de una lista de 27 PSR de Shabanova et al. (2013) [4], llamó la atención de una derivada Pdot = 5.2432E − 14 s ∙ s −1 que 1-2 órdenes más que el valor, habitual para los segundos púlsares, y hay más cerca de Pdot = 4.096E − 13 s ∙ s −1 de un pulsar B0531 + 21 que se encuentra en el remanente de supernova.

Shabanova, como ella señala, fue la primera en detectar fallas lentas del púlsar B1822-09. Fallos lentos, según Shabanova et al. [4], representan un fenómeno de falla único que resulta en oscilaciones regulares en la frecuencia de rotación. Un patrón completo de los residuales de sincronización y frecuencia para el púlsar B1822-09 durante el lapso de 26 años entre 1985 y 2012 muestra que el púlsar experimentó tres fallas discretas y sufrió una secuencia de cinco fallas lentas que ocurrieron durante el intervalo 1995-2004. Hobbs y col. [5], sobre este tema, comentarlo en relación con otros, incluyendo trabajos propios: “Zou et al.(2004) informaron de un fenómeno conocido como "fallos lentos" para los PSR B1822-09 y J1825-0935. Los "fallos lentos" se caracterizan por un aumento permanente de la frecuencia, pero ningún cambio significativo en la tasa de ralentización. Más recientemente, Shabanova (2007) identificó otros cinco fallos lentos en la sincronización de PSR B1822-09. Los residuales de tiempo observados no son diferentes a los descritos en nuestra muestra de púlsares en la Sección 3.2.3. Por lo tanto, sugerimos que los fallos lentos no son un fenómeno único, sino que son causados ​​por el mismo proceso que el ruido de sincronización ”.

Realizamos el procesamiento de datos de observación de un púlsar de B1822-09 sobre el modelo analítico de procesamiento de tiempo, similar al PSR B0531 + 21, tomando como inicial las ToAs topocéntricas PSR B1822-09 de Shabanova en un intervalo de 1994-2005 . Además, a esta serie, agregamos datos de observaciones posteriores, realizadas en BSA FIAN en 2015-2016. Los resultados del procesamiento se dan en las Figuras 13-15.

Sobre los valores coordinados de los parámetros de rotación P0 = 0.6897223949 s (MJD 46800.0) y Pdot = 5.432E − 14 s ∙ s −1 del catálogo PSR [1], P2dot = 3.66E − 27 s −1 que corresponde a un índice de frenado n = - 0.94 y a una desaceleración monótona hacia abajo de rotación se encontraron y midieron las desviaciones espontáneas del período de emisión observado que se interpretan en este caso por analogía con el PSR B0531 + 21 como un desplazamiento Doppler debido al movimiento del púlsar. Las desviaciones espontáneas observadas del período caen solo en un intervalo 1994-2005

Figura 13. Velocidad observada V del PSR В1822-09. Para el procesamiento de datos de observaciones de Shabanova durante 1994-2005, junto con datos posteriores de observaciones en el radiotelescopio BSA en 2015-2016, se tomaron. El crecimiento intensivo de la velocidad durante los dos primeros años fue reemplazado por una reducción posterior gradual del crecimiento hasta un valor V casi constante cercano a 350 m / s después de 5 a 6 años.

Figura 14. Movimiento observado dentro del 09.1994-02.2016. El púlsar que se movió después de una fuerte aceleración con una velocidad realmente constante durante más de 15 años superó una distancia de unos 250 millones de kilómetros durante este tiempo.

(a) (B)

Figura 15. Aceleración observada del púlsar. El valor numérico medido de la aceleración en el estado activo (a) alcanza un orden de 10 −4 m / s −2, mientras que en el estado bastante silencioso (b) el valor de la aceleración es dos órdenes menos.

al que pertenece el error estimado o el ruido de sincronización especificado por el autor de este púlsar.

Otras observaciones de un púlsar de B1822-09 en 2015-2016 mostraron que la velocidad del rayo de un púlsar se mantuvo sin cambios significativos y después de una interrupción de 10 años en las observaciones. Respectivamente, la aceleración se convirtió en varios órdenes menos en comparación con un intervalo de 1994-2000 (Figura 15 (b)), es decir, después de aproximadamente 6 años de la dinámica expresada al comienzo de las observaciones, se produjo una pausa bastante tranquila durante la cual el movimiento casi invariable de un púlsar observado en la dirección del haz continúa.

El modelo de tiempo analítico, basado en la aproximación paramétrica de la serie numérica ToAs por la serie de potencia convergente (2), es una herramienta eficaz y confiable para la extracción directa y prueba de los parámetros físicos consistentes de la rotación del púlsar. Para cada púlsar, hay una combinación única de valores numéricos P, P ˙, P & uml (υ, υ ˙, υ & uml) que son iguales en cualquier sistema de referencia de observación elegido arbitrariamente dentro de una duración ilimitada de observaciones, tanto actuales como retrospectivas. .

La consistencia de los parámetros de rotación no depende de la elección de la época inicial en ningún caso, el valor del período inicial correspondiente a la muestra elegida de la época inicial, teniendo en cuenta las derivadas del período (6), se determina aproximando los intervalos PTobs.

Un conocimiento previo de los parámetros de la rotación del púlsar a partir de observaciones previas, confirmado por observaciones posteriores, indica la coherencia de la radiación periódica del púlsar y la condición necesaria para la convergencia de la serie PTobs observada.

Los principales problemas en la aproximación de los intervalos observados se relacionaron con la determinación exacta de la segunda derivada, ya que la componente cúbica de la serie polinomial de intervalos de potencia PTcalc, debido a una muy pequeña, solo unos pocos microsegundos o menos, alcanza el umbral de confiabilidad. detección sólo después de varias decenas de años de observaciones.

Una consecuencia directa de la consistencia de los parámetros P 0 *, P ˙, P & uml de la radiación coherente es la monotonicidad de la desaceleración de la rotación del púlsar, expresada por la coincidencia del signo de las derivadas positivas en el dominio del tiempo (P ˙, P & uml & gt 0) y negativo en el dominio de la frecuencia (υ ˙, υ & uml & lt 0). En consecuencia, el índice de frenado (10) para los púlsares observados está cerca de la unidad negativa: n = - (0.9 & plusmn 0.2) y varía en un rango de valores bastante estrecho, mientras que los parámetros de rotación difieren en varios órdenes de magnitud. En esencia, este es un invariante numérico para todos los púlsares, y se propaga a aquellos que los rodean, en los que la segunda derivada no alcanza el umbral de detección en las observaciones y se calcula a partir de la condición de consistencia de los tres parámetros de rotación en el tiempo o frecuencia. dominio. El modelo analítico (2) excluye las distorsiones anómalas de la segunda derivada, inherentes a sus estimaciones de las desviaciones residuales baricéntricas,

La serie numérica inicial ToAs en la serie de intervalos de potencia polinomial PTcalc, transformada con precisión de máquina, es una escala de tiempo analítica a partir de la cual se miden las variaciones aleatorias no modificadas de los intervalos observados PTobs, como en los púlsares B1919 + 21 y B0809 + 74 , así como las pronunciadas variaciones espontáneas de los intervalos que definen el movimiento del púlsar PSR B0531 + 21 en el remanente de supernova y PSR B1822-09, cuyo movimiento espontáneo también sugiere que pertenece al remanente de supernova.

Todos los datos de observación de 27 púlsares amablemente permitidos a T.V. Shabanova para el personal del Observatorio Pushchino estuvieron disponibles para su análisis en la investigación científica después de un trabajo considerable en su sistematización, que es ejecutado por su colega V.D. Pugachev.

Los autores agradecen al personal técnico y científico del Observatorio de Radioastronomía de Pushchino por la colaboración activa y el apoyo integral en la realización de las observaciones periódicas a largo plazo de los púlsares.


¿Cuál es la interpretación física de la derivada de la longitud de onda emitida y observada? - Astronomía

El estudio de cada componente o, de manera equivalente, las observaciones en dominios espectrales individuales proporciona información sobre los procesos físicos en el origen de los componentes. Sin embargo, no proporciona una imagen completa en la que sea posible ver cómo la energía gravitacional liberada por acreción se distribuye entre los diversos canales de enfriamiento, ni nos permite describir las respectivas disposiciones geométricas de los componentes o sus relaciones físicas. . Para esta investigación son necesarios estudios correlacionados en todo el espectro electromagnético. 3C 273 es una fuente principal para estos estudios, ya que es brillante en todas las bandas y está ubicado cerca del ecuador celeste. Ambas características facilitan el acceso a muchos instrumentos.

(Courvoisier et al. 1990) obtuvo un resultado temprano y sorprendente, quien mostró que la curva de luz ultravioleta adelanta la emisión de radio en unos pocos meses. Este resultado es confirmado por el monitoreo continuo (Courvoisier 1997) y puede entenderse si el flujo de la banda azul es una firma del proceso de acreción (y por lo tanto de la liberación de energía) y la emisión de radio (sincrotrón) uno de los canales de enfriamiento ubicados en algunos distancia del agujero negro central. En este caso y suponiendo que parte de la energía de acreción se transporta a lo largo del chorro VLBI (descrito en la Sección 6.2) y con su velocidad desde la fuente central hasta la ubicación de la emisión de radio, se puede utilizar el retraso observado de aproximadamente 0,4 años. para estimar la distancia D a la que se emite el flujo de radio (22 GHz):

dónde j = 0.95 es la velocidad del chorro VLBI dividida por C y cos j = 0,95 el coseno del ángulo del chorro con respecto a la línea de visión (Davis et al. 1991). Estos datos implican que la emisión de radio se encuentra a unos 4 años luz de la fuente central a lo largo del chorro.

(Clements et al. 1995) también han realizado un análisis de correlación de la protuberancia azul y las curvas de luz de radio. Utilizaron fotometría fotográfica del observatorio Rosemarie Hill tomada de 1974 a 1992, datos de radio del Observatorio de Radioastronomía de la Universidad de Michigan y datos del Observatorio de Radio Algonquin de 1966 a 1990. La correlación cruzada de las curvas de luz óptica y de radio no proporciona una señal en cualquier retraso. Lo más probable es que esto se deba a tres factores. La curva de luz de la protuberancia azul está submuestreada y se obtuvo a partir de observaciones de la banda B en lugar de ultravioleta. Además, la curva de luz de radio está a 10 GHz, menor que la utilizada en el análisis anterior. A frecuencias de radio más bajas, las curvas de luz son más suaves y la amplitud de las variaciones disminuye (Ter & # 228sranta et al. 1992). Este efecto probablemente suaviza las variaciones en 3C 273 hasta el punto en que se pierde la correlación con las variaciones ópticas. Es interesante notar, sin embargo, que (Clements et al. 1995) y (Tornikoski et al. 1994) encuentran correlaciones significativas entre la radio y las curvas de luz óptica en varios otros objetos. Las curvas de luz óptica siempre conducen a las curvas de luz de radio. Los retrasos típicos son del orden de varios meses similares a los obtenidos en el caso de 3C 273.

Usando los datos de radio y ultravioleta, uno también puede preguntarse si es posible que 3C 273 sea un objeto BL Lac mal dirigido. De hecho, 3C 273 tiene una fuente de sincrotrón fuerte que emite en el dominio radioeléctrico y milimétrico y un chorro superluminal. Ambos son característicos de los objetos BL Lac. Si la protuberancia azul y las líneas de emisión estuvieran abrumadas por la emisión del sincrotrón, bien podría clasificarse 3C 273 como un objeto de tipo BL Lac. Sin embargo, para que este sea el caso, el componente de sincrotrón debe ser impulsado por un factor mayor que 10 3 (Courvoisier 1988). El flujo de radio resultante sería entonces mayor que 3 . 10 4 Jy, un flujo altamente improbable. Por lo tanto, parecería que la presencia de una fuerte protuberancia azul y líneas de emisión brillantes es una diferencia intrínseca entre los objetos BL Lac y los cuásares como 3C 273 más que debido a los efectos de orientación.

La relación de la radiación ultravioleta con la emisión de rayos X es de considerable interés para probar modelos de reprocesamiento. Un aspecto de esta correlación ya se ha discutido cuando se comparó la pendiente del componente de rayos X con la relación de los rayos X a los fotones UV. Al realizar una correlación cruzada de las curvas de luz IUE y BATSE, se encuentra un pico de correlación muy significativo en un retraso que indica que la curva de luz de rayos X sigue la curva de luz ultravioleta en 1,75 años y no hay una correlación significativa cercana al retraso cero (Paltani et al. 1998). . Suponiendo que este resultado representa una realidad física en lugar de una ocurrencia casual de características en las curvas de luz, (Paltani et al. 1998) concluyen que el medio emisor de rayos X Comptonising podría calentarse en una región conmocionada formada en un viento levemente relativista en aproximadamente 1 pc de la fuente central, de acuerdo con el modelo propuesto por (Courvoisier & Camenzind 1989) y descrito en la Sect. 8. Sin embargo, también es posible aplicar modelos en los que el medio Comptonizante se encuentra en la superficie de la fuente de fotones blandos (por ejemplo, en la superficie de un disco de acreción). En este caso, la correlación de flujo no puede tener un significado físico y, siempre que se conozca la temperatura del plasma (por ejemplo, de (Walter & Courvoisier 1992)), se deduce una pendiente espectral de rayos X en función del tiempo asumiendo una variable profundidad óptica en razonable acuerdo con los datos existentes.

Al observar las correlaciones entre los rayos X y las curvas de luz de radio, no se encuentra una correlación significativa en el retardo cero (Courvoisier et al. 1990), (Courvoisier 1998). Esto indica que los rayos X no pueden deberse a un simple proceso de autocompton sincrotrón en el que los fotones de radio son dispersados ​​por la misma población de electrones que los produjo en primer lugar. Las curvas de luz ahora disponibles indican que los componentes de radio y rayos X de energía media están correlacionados cuando la emisión de rayos X sigue a la radio en 2,2 años. Sin embargo, este resultado se basa en un destello dominante en la curva de luz de rayos X, queda por ver si resulta sólido con el tiempo.

Tomados al pie de la letra, los datos actualmente disponibles indican que el flujo de UV lidera a todos los demás componentes. Los retrasos típicos son del orden de uno o muy pocos años. Este resultado necesita una gran confirmación. Sin embargo, se necesitarán muchos años de cuidadosas observaciones de múltiples longitudes de onda para lograrlo. Este resultado reforzaría considerablemente la conjetura de que la emisión de UV es una firma de la acreción y que la energía liberada se transporta desde las regiones centrales del pozo de potencial gravitacional a las regiones donde es irradiada por flujos relativistas o casi relativistas. *****


Respuestas y respuestas

Todas las ideas sobre la "mecánica de ondas" siguen siendo válidas, por supuesto, ya que las matemáticas no han cambiado con la interpretación de la probabilidad-amplitud de la función de onda. Tome la ecuación de Schrödinger de partículas libres
$ mathrm hbar parcial_t psi = - frac < hbar ^ 2 Delta> <2m> psi. $
Mirando esto, la primera idea es tratar de encontrar soluciones de onda simple para construir otras soluciones en términos de una transformación de Fourier. Entonces haces el ansatz
$ psi _ < vec> (t, vec) = A exp (- mathrm omega t + mathrm vec cdot vec).$
Insertar esto en la ecuación da la relación de dispersión
$ hbar omega = hbar ^ 2 frac < vec^ 2> <2m>. $

Ahora necesita como otro ingrediente la idea de que los observables se representan como operadores autoadjuntos. En la representación de posición que usamos aquí tenemos
$ sombrero < vec

> = - mathrm hbar vec < nabla> $
y la energía (hamiltoniana)
$ sombrero= frac < sombrero < vec

> ^ 2> <2m> = - frac < hbar ^ 2> <2m> Delta. $
Las soluciones de onda simple son funciones propias (generalizadas) de estos operadores, porque
$ sombrero

psi _ < vec> = hbar vec psi, quad hat psi _ < vec> = frac < vec

^ 2> <2m> psi _ < vec>.$
Si ## psi _ < vec> ## era una función de onda verdadera (es decir, su módulo al cuadrado debería ser integrable sobre ## mathbb^ 3 ##, que no es el caso aquí) describiría así una partícula con momento agudo y energía aguda con la relación energía-momento dada por la ecuación de Schrödinger como en la física newtoniana clásica. Así tienes
$ vec

= hbar vec, quad E = frac < vec

^ 2> <2m>. $
La relación con la longitud de onda de las ondas de probabilidad ahora es clara:
$ | vec

| = hbar | vec| = frac <2 pi hbar> < lambda> = frac< lambda>, quad E = hbar omega = 2 pi hbar f = hf, $
y estas son las expresiones de De Broglie.

Así que las matemáticas son más o menos las mismas que con el enfoque original de De Broglie (y Schrödinger). Solo la interpretación física ha cambiado con la comprensión completa del significado de las ecuaciones en 1926, cuando Born encontró su interpretación de probabilidad.

Todas las ideas sobre la "mecánica de ondas" siguen siendo válidas, por supuesto, ya que las matemáticas no han cambiado con la interpretación de la probabilidad-amplitud de la función de onda. Tome la ecuación de Schrödinger de partículas libres
$ mathrm hbar parcial_t psi = - frac < hbar ^ 2 Delta> <2m> psi. $
Mirando esto, la primera idea es tratar de encontrar soluciones de onda simple para construir otras soluciones en términos de una transformación de Fourier. Entonces haces el ansatz
$ psi _ < vec> (t, vec) = A exp (- mathrm omega t + mathrm vec cdot vec).$
Insertar esto en la ecuación da la relación de dispersión
$ hbar omega = hbar ^ 2 frac < vec^ 2> <2m>. $

Ahora necesita como otro ingrediente la idea de que los observables se representan como operadores autoadjuntos. En la representación de posición que usamos aquí tenemos
$ sombrero < vec

> = - mathrm hbar vec < nabla> $
y la energía (hamiltoniana)
$ sombrero= frac < sombrero < vec

> ^ 2> <2m> = - frac < hbar ^ 2> <2m> Delta. $
Las soluciones de onda simple son funciones propias (generalizadas) de estos operadores, porque
$ sombrero

psi _ < vec> = hbar vec psi, quad hat psi _ < vec> = frac < vec

^ 2> <2m> psi _ < vec>.$
Si ## psi _ < vec> ## era una función de onda verdadera (es decir, su módulo al cuadrado debería ser integrable sobre ## mathbb^ 3 ##, que no es el caso aquí) describiría así una partícula con momento agudo y energía aguda con la relación energía-momento dada por la ecuación de Schrödinger como en la física newtoniana clásica. Así tienes
$ vec

= hbar vec, quad E = frac < vec

^ 2> <2m>. $
La relación con la longitud de onda de las ondas de probabilidad ahora es clara:
$ | vec

| = hbar | vec| = frac <2 pi hbar> < lambda> = frac< lambda>, quad E = hbar omega = 2 pi hbar f = hf, $
y estas son las expresiones de De Broglie.

Así que las matemáticas son más o menos las mismas que con el enfoque original de De Broglie (y Schrödinger). Solo la interpretación física ha cambiado con la comprensión completa del significado de las ecuaciones en 1926, cuando Born encontró su interpretación de probabilidad.

¡Gracias por estos impresionantes detalles!
Además de lo siguiente, ¿cuáles son otras razones por las que la dualidad de partículas de onda de DeBroglie original no puede funcionar (cuya ecuación original de Schrodinger se basa)?

1. Los paquetes de ondas se extenderán con el tiempo y la idea de representar partículas completamente en términos de superposición de ondas es inválida.
2. Las frecuencias de batido no producirán las líneas espectrales como se suponía inicialmente.
3. La idea original de Schrodinger no puede encajar bien en un marco clásico.
¿Son correctos estos 3 listados básicos de por qué la dualidad onda-partícula es incorrecta? Obtuve esto del libro de introducción de qm.

el libro "Introducción a la teoría cuántica: una guía gráfica".

Recuerde cuando Schrodinger creó originalmente la Ecuación de Schrodinger y conjeturó: “El punto o partícula de la imagen de un sistema mecánico puede representarse mediante un grupo de ondas con pequeñas dimensiones en todas las direcciones. Hoy en día, esto se llama paquete de ondas. El punto (o partícula) de la imagen se mueve con la velocidad de grupo del paquete de ondas. Esto parece una partícula, pero en realidad es una superposición de miles de ondas como lo describió De Broglie.

“Schrodinger quería describir todas las partículas como la superposición de ondas.Pero el gran anciano de la física clásica, Henrik Lorentz (1853-1928), lúcido como siempre en los últimos años de su vida, lo devolvió a sus sentidos con una crítica brutal de su interpretación física.

Lorentz le dijo a Schrodinger: “Esto podría funcionar en el átomo, pero ¿qué pasa con el electrón libre? ¿Puede un paquete de ondas permanecer unido y describir un electrón en movimiento? y.


Si alguno de los anteriores es incorrecto. Por favor corríjalo. O simplemente responda en resumen en inglés por qué la dualidad onda-partícula no funciona. Este es un hilo & quotB & quot para aquellos que quieran sugerir libros de texto de nivel de posgrado ... por favor, no se sientan tentados a hacerlo, solo quiero saber lo básico ... ¡gracias!

¡Gracias por estos impresionantes detalles!
Además de lo siguiente, ¿cuáles son otras razones por las que la dualidad de partículas de onda de DeBroglie original no puede funcionar (cuya ecuación original de Schrodinger se basa)?

1. Los paquetes de ondas se extenderán con el tiempo y la idea de representar partículas completamente en términos de superposición de ondas es inválida.
2. Las frecuencias de batido no producirán las líneas espectrales como se suponía inicialmente.
3. La idea original de Schrodinger no puede encajar bien en un marco clásico.
¿Son correctos estos 3 listados básicos de por qué la dualidad onda-partícula es incorrecta? Obtuve esto del libro de introducción de qm.

Creo que el argumento más convincente para la interpretación de la probabilidad es que no vemos un solo electrón como una & quot; distribución de carga entre comillas & quot; cuando lo detectamos, sino, por ejemplo, como un punto único en una fotoplaca. Esto se refiere a 1. y 3. en su lista

No estoy seguro de a qué te refieres con "frecuencias de latido" en este contexto. Por el contrario, los latidos cuánticos son un fenómeno no descrito correctamente por la teoría semiclásica (materia descrita con QT y ondas em. Por la electrodinámica clásica) y una clara demostración de la necesidad de cuantificar el campo electromagnético, aunque se llega bastante lejos en física atómica con el Aproximación semiclásica.

El fenómeno más simple que indica la necesidad de la cuantificación del campo em es la emisión espontánea.

Pero según Neumaier. El electrón es solo eso. una distribución de carga manchada ... y la razón por la que lo detectamos como punto en la detección es una ilusión. Neumaier declaró en el mensaje 25 en el hilo https://www.physicsforums.com/threa. s-via-lie-algebras.490492 / page-2 # post-3280823 que:

--No es así. Queda manchado. Pero uno de los electrones en el detector se dispara y (después del aumento) da lugar a una corriente medible. Esto sucederá exactamente en un lugar. Así parece que el electrón ha llegado allí, mientras que en realidad ha llegado a todas partes dentro de su extensión. Si una ola de agua llega a una presa con un agujero, el agua saldrá únicamente por este agujero, aunque la ola alcanzó la presa en todas partes. Un detector es (de manera vaga) similar a una presa de este tipo con una gran cantidad de agujeros, de los cuales solo uno por electrón puede responder debido a la conservación de la energía ''.

Así que supongo que en Physicsforums no debemos eliminar la dualidad onda-partícula que el resto aún conserva porque uno de nuestros gigantes matemáticos, Neumaier, cree en ella.

No estoy seguro de a qué te refieres con "frecuencias de latido" en este contexto. Por el contrario, los latidos cuánticos son un fenómeno no descrito correctamente por la teoría semiclásica (materia descrita con QT y ondas em. Por la electrodinámica clásica) y una clara demostración de la necesidad de cuantificar el campo electromagnético, aunque se llega bastante lejos en física atómica con el Aproximación semiclásica.

El fenómeno más simple que indica la necesidad de la cuantificación del campo em es la emisión espontánea.

Acerca de las frecuencias de batido. Recuerde que Schrodinger creó su ecuación de Schrodinger después del descubrimiento de De Broglie que la materia también tiene parte de onda. Y Schrodinger conjeturó que: "Las frecuencias de los espectros de líneas brillantes ahora se pueden visualizar como latidos entre las vibraciones de otros dos estados cuánticos". Pero Lorentz dijo que esto puede no funcionar. ¿Tiene alguna referencia sobre esto? Quiero entender lo que pasó por la mente de Schródinger cuando pensó en ello.

¿Realmente solían pensar que las frecuencias de los espectros de líneas brillantes podrían visualizarse como latidos entre las vibraciones de otros dos estados cuánticos? Por favor elabora.

Solo quiero reflexionar sobre la perspectiva histórica de todo. Gracias.

Nuevamente, si detecta un solo electrón con una fotoplaca, obtiene un punto y no una distribución manchada. Esa es una de las razones más simples y convincentes por las que desde Born (1926) tomamos la interpretación probabilística de la función de onda como una amplitud de probabilidad, es decir, ## | psi ( vec) | ^ 2 ## es la distribución de probabilidad para la posición de este único electrón y no considere ## psi (t, vec) ## un campo clásico que describe el electrón como un campo clásico, como era el ansatz de Schrödinger para la interpretación de su función de onda.

No conozco en detalle la crítica de Lorentz sobre la interpretación de Schrödinger, pero supongo que un punto fue que, para un electrón libre, un paquete de onda inicialmente estrecho, es decir, una situación en la que el electrón está bastante bien localizado, se propaga rápidamente con el tiempo, que es debido a la incertidumbre de la posición-momento, es decir, un paquete de ondas con un pico estrecho en el espacio es una superposición de un espectro de momento relativamente amplio, lo que conduce a la expansión del paquete de ondas en el espacio de posición con el tiempo. Entonces, incluso si argumenta que el electrón puede aparecer como un objeto puntual, mientras que en realidad es una onda clásica con un pico estrecho, esto no se cumple si deja que este paquete de ondas bastante bien localizado corra libremente durante un tiempo. La interpretación de Schrödinger predeciría así que un electrón después de viajar una cierta distancia debería aparecer como un rastro manchado en la fotoplaca, lo cual no es el caso.

Con respecto a este & quot; argumento de ritmo & quot, todavía no tengo claro de qué está hablando. Los latidos cuánticos ocurren en física atómica, si tiene

(a) un estado excitado que puede decaer en (al menos) dos estados de menor energía de diferente energía (espectro en forma de V). Entonces tienes una superposición de los correspondientes em. ondas y un término de interferencia.

(b) un átomo con dos estados excitados que se desintegran en un estado de menor energía (## Lambda ## - espectro en forma) se encuentra que no se produce interferencia, cuando se utilizan los elementos de la matriz cuántica-electrodinámica en lugar de los elementos de la matriz dipolar de la teoría semiclásica.

Si se refiere solo a una desintegración de un estado excitado del átomo, ya el modelo de Bohr-Sommerfeld predijo que se emite un fotón con la energía dada por la diferencia de los niveles de energía atómica. En la teoría semiclásica necesitas un campo de radiación clásico para hacer que el átomo experimente esta emisión, es decir, en la teoría semiclásica solo tienes una emisión inducida. En el QED completo, con el campo de radiación cuantificado, también tiene una emisión espontánea debido al acoplamiento de los electrones con el campo cuántico electromagnético fluctuante, es decir, en el QED completo solo el estado fundamental del átomo es realmente estable en el sentido literal, mientras que todos los demás estados son inestables (y por lo tanto también tienen un "ancho de línea natural" finito).

El cálculo en la aproximación semiclásica es análogo al tratamiento en mi artículo Insights

Nuevamente, si detecta un solo electrón con una fotoplaca, obtiene un punto y no una distribución manchada. Esa es una de las razones más simples y convincentes por las que desde Born (1926) tomamos la interpretación probabilística de la función de onda como una amplitud de probabilidad, es decir, ## | psi ( vec) | ^ 2 ## es la distribución de probabilidad para la posición de este único electrón y no considere ## psi (t, vec) ## un campo clásico que describe el electrón como un campo clásico, como era el ansatz de Schrödinger para la interpretación de su función de onda.

No conozco en detalle la crítica de Lorentz sobre la interpretación de Schrödinger, pero supongo que un punto fue que, para un electrón libre, un paquete de onda inicialmente estrecho, es decir, una situación en la que el electrón está bastante bien localizado, se propaga rápidamente con el tiempo, que es debido a la incertidumbre de la posición-momento, es decir, un paquete de ondas con un pico estrecho en el espacio es una superposición de un espectro de momento relativamente amplio, lo que conduce a la expansión del paquete de ondas en el espacio de posición con el tiempo. Entonces, incluso si argumenta que el electrón puede aparecer como un objeto puntual, mientras que en realidad es una onda clásica de pico estrecho, esto no se cumple si deja que este paquete de ondas bastante bien localizado corra libremente durante un tiempo. La interpretación de Schrödinger predeciría así que un electrón después de viajar una cierta distancia debería aparecer como un rastro manchado en la fotoplaca, lo cual no es el caso.

Con respecto a este & quot; argumento de ritmo & quot, todavía no tengo claro de qué está hablando. Los latidos cuánticos ocurren en física atómica, si tiene

(a) un estado excitado que puede decaer en (al menos) dos estados de menor energía de diferente energía (espectro en forma de V). Entonces tienes una superposición de los correspondientes em. ondas y un término de interferencia.

(b) un átomo con dos estados excitados que se desintegran en un estado de menor energía (## Lambda ## - espectro en forma) se encuentra que no se produce interferencia, cuando se utilizan los elementos de la matriz cuántica-electrodinámica en lugar de los elementos de la matriz dipolar de la teoría semiclásica.

Si se refiere solo a una desintegración de un estado excitado del átomo, ya el modelo de Bohr-Sommerfeld predijo que se emite un fotón con la energía dada por la diferencia de los niveles de energía atómica. En la teoría semiclásica necesitas un campo de radiación clásico para hacer que el átomo experimente esta emisión, es decir, en la teoría semiclásica solo tienes una emisión inducida. En el QED completo, con el campo de radiación cuantificado, también tiene una emisión espontánea debido al acoplamiento de los electrones con el campo cuántico electromagnético fluctuante, es decir, en el QED completo solo el estado fundamental del átomo es realmente estable en el sentido literal, mientras que todos los demás estados son inestables (y por lo tanto también tienen un "ancho de línea natural" finito).

El cálculo en la aproximación semiclásica es análogo al tratamiento en mi artículo Insights

En otro momento para la frecuencia de pulso, ya que todavía estoy analizando el pensamiento de Schrodinger hace un siglo.

Me gustaría preguntar sobre los orbitales atómicos ahora.
Sé que el modelo de Bohr ya está obsoleto. Aquí el primer orbital corresponde a 1 (h / 2pi), el segundo orbital es 2 * (h / 2pi), el tercero es 3 * (h / 2pi) y así sucesivamente donde los orbitales más grandes tienen un momento angular mayor. El descubrimiento de DeBroglie de la onda de materia le da al 2pi la justificación de la longitud de onda.

Ahora 90 años de interpretaciones probabilísticas del Born más tarde. Creo que ya no tenemos que pensar que los orbitales superiores tienen ondas de probabilidad más largas. Pero aún así, el postulado de Bohr de que el electrón de mayor energía ocupa un orbital más alto sigue siendo válido, ver, por ejemplo, http://www.astronomynotes.com/light/s8.htm

En nuestra QED moderna ... ¿por qué una energía más alta corresponde a un orbital más alto ... como cuando los fotones tienen más energía, las funciones de onda se vuelven más gruesas? y no significa que la energía de los fotones esté realmente ubicada en orbitales superiores ... ¿solo la función de onda es más gruesa en general?


U. V. S. Seshavatharam 1 , , S. Lakshminarayana 2 , B. V. S. T. Sai 3

1 facultad honoraria, I-SERVE, Alakapuri, Hyderabad, AP, India

2 Departamento de Física Nuclear, Universidad de Andhra, Visakhapatnam, AP, India

3 Departamento de Matemáticas y Comp. Ciencia y Engg, Guntur Engg. Universidad, Guntur, AP, India

Resumen

Al destacar las principales deficiencias de la cosmología moderna, en este artículo se intenta verificar la aceleración cósmica en un enfoque mecánico cuántico. Con referencia a la valiosa opinión de Edwin Hubble, el corrimiento al rojo puede estar relacionado con un nuevo fenómeno atómico. Si la luz proviene de la materia atómica de la galaxia, entonces el corrimiento al rojo observado puede interpretarse como un índice del "mecanismo de emisión de luz" atómico galáctico. Hablando claramente, el corrimiento al rojo puede no estar relacionado con el "retroceso de la galaxia". Los autores proponen lo siguiente: durante la evolución cósmica, un átomo de hidrógeno "envejecido" emite un fotón energético. A medida que aumenta la edad del átomo de hidrógeno, emite fotones con cuantos de energía aumentados y, por lo tanto, los cuantos de luz pasados ​​emitidos por una galaxia antigua tendrán menos energía y mostrarán un corrimiento hacia el rojo con referencia a nuestra galaxia. Durante su viaje, los cuantos de luz no perderán energía y no habrá cambios en la longitud de onda de la luz. Si es así, los cambios cosmológicos actuales pueden reflejarse en cualquier átomo existente. Las suposiciones posibles son: 1) en cualquier momento cósmico dado, la longitud de Hubble puede considerarse como el rango de interacción gravitacional o electromagnética. 2) Al ser un agujero negro en evolución primordial y la constante de Hubble es la velocidad angular, el universo siempre está rotando con la velocidad de la luz. 3) En física atómica y nuclear, constante gravitacional atómica (GRAMO A ) es el número de Avogadro al cuadrado multiplicado por la constante gravitacional de Newton y es discreto como, donde n = 1,2,3.4) El vínculo conceptual clave que conecta la fuerza gravitacional y las fuerzas no gravitacionales es: el límite de fuerza clásico,. La relación entre el límite de fuerza clásico y la magnitud de la fuerza electrodébil imaginaria es el número de Avogadro es discreto y, por lo tanto, la fuerza electrodébil imaginaria es discreta y se puede expresar como (F I / norte 2 ) y parece ser más fundamental que las fuerzas electromagnéticas y nucleares fuertes. 6) La fuerza electrodébil imaginaria discreta puede ser la fuerza responsable de la energía total discreta del electrón en rotación en el átomo de hidrógeno. 7) El radio nuclear característico y la constante de Planck reducida aumentan con el tiempo cósmico. 8) Se puede sugerir que, el fermión y su correspondiente relación de masa de bosones no es la unidad sino un valor cercano a Esta idea se puede aplicar a los quarks, leptones, protones y el fermión de Higgs cargado. Uno puede ver una "súper simetría" en energías bajas y altas.

Palabras clave: constante de planck reducida, longitud de hubble, masa de hubble, volumen de hubble, densidad de hubble, desplazamiento cósmico al rojo, temperatura CMBR, límite de fuerza clásico, número de Avogadro, magnitud de fuerza electrodébil imaginaria, constante gravitacional atómica

Revista Internacional de Física, 2013 1 (3), págs. 49-64.
DOI: 10.12691 / ijp-1-3-1

Recibido el 29 de diciembre de 2012 Revisado el 29 de abril de 2013 Aceptado el 30 de abril de 2013

Derechos de autor © 2013 Publicaciones de ciencia y educación. Reservados todos los derechos.

Cite este artículo:

  • Seshavatharam, U. V. S., S. Lakshminarayana y B. V. S. T. Sai. "¿Es el desplazamiento al rojo un índice del mecanismo galáctico de 'emisión de luz atómica'?" Revista Internacional de Física 1.3 (2013): 49-64.
  • Seshavatharam, U. V. S., Lakshminarayana, S. y Sai, B. V. S. T. (2013). ¿Es el desplazamiento al rojo un índice del mecanismo galáctico de "emisión de luz atómica"? Revista Internacional de Física, 1(3), 49-64.
  • Seshavatharam, U. V. S., S. Lakshminarayana y B. V. S. T. Sai. "¿Es el desplazamiento al rojo un índice del mecanismo galáctico de 'emisión de luz atómica'?" Revista Internacional de Física 1, no. 3 (2013): 49-64.

1. Introducción

Este artículo es una versión actualizada y una revisión del trabajo recientemente publicado de los autores "Conceptos unificados en física cósmica, atómica y nuclear" [1]. En la historia de la física, para cualquier nueva idea u observación o nuevo modelo, al principio, su existencia era muy dudosa. Los mejores ejemplos fueron: 1) Existencia de átomo 2) Existencia de cuanto de energía 3) Existencia de naturaleza integral del momento angular 4) Existencia de mecánica ondulatoria 5) Seis quarks con carga fraccional 6) Confusión al confirmar la existencia de muón / pión 7) Existencia de agujeros negros 8) Radiación de agujeros negros 9) Término cosmológico Lambda de Einstein 10) Desplazamiento al rojo cósmico 11) Descubrimiento de CMBR y 12) Universo en aceleración y así sucesivamente [2-16] [2].

Se acepta que una teoría completa de la evolución del universo no será posible hasta que se desarrolle una teoría cuántica de la gravedad exitosa. En este sentido, la cosmología se asemeja a otra rama de la física, el estudio de las partículas elementales. Al considerar el "desplazamiento al rojo cósmico" observado como resultado del mecanismo galáctico de "emisión de luz atómica", las dos ramas centrales de la física, es decir, la "cosmología" y la "mecánica cuántica", pueden estudiarse de manera unificada. El problema sobresaliente de la física de partículas hoy en día es la inclusión de la gravedad en un solo, teoría cuántica unificada de todas las interacciones fundamentales. Los físicos de partículas han sugerido durante mucho tiempo que las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza (a saber, las fuerzas gravitacional, electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte) son manifestaciones separadas de baja energía de lo que alguna vez fue una fuerza única en momentos cercanos al Big Bang. Se postula que a medida que el universo se expandió y enfrió, esta fuerza única se descompuso gradualmente en las cuatro interacciones separadas que se observan en la actualidad (mediante el proceso de ruptura espontánea de la simetría). Una teoría cuántica detallada que describe las fuerzas electromagnéticas y nucleares débiles en términos de una sola fuerza (la interacción electrodébil) se desarrolló en la década de 1970 y se verificó dramáticamente mediante experimentos de alta energía en aceleradores de partículas una década después. Se han desarrollado teorías cuánticas más ambiciosas que incorporan la fuerza nuclear fuerte (Grandes Teorías Unificadas), y ha surgido cierto apoyo experimental para estos modelos. Sin embargo, las teorías de unificación que buscan unificar la fuerza de la gravedad con todas las demás fuerzas (Teorías del Todo) siguen siendo esquivas, ya que la interacción gravitacional carece de una formulación cuántica.

Para unificar la cosmología, la mecánica cuántica y las cuatro interacciones cosmológicas fundamentales observadas, ciertamente se requiere una "fuerza unificada". En este sentido se puede considerar como una fuerza unificada fundamental. Tenga en cuenta que, en cualquier sistema ligado, la "fuerza operativa" solo juega un papel importante en el mantenimiento de la "existencia del sistema ligado" y el "momento angular" es uno de los resultados. Por cualquier motivo y con cualquier "gran relación de proporcionalidad", si uno es capaz de reducir su magnitud a las magnitudes de fuerza observadas como en el sistema atómico y hacerlo discreto, entonces automáticamente se puede ver una estructura o disposición discreta en el sistema atómico. Entonces, los radios discretos observados, el momento angular discreto y los niveles de energía discretos pueden entenderse fácilmente. Ahora, la pregunta fundamental que debe responderse es: ¿cómo seleccionar una relación de proporcionalidad "discreta" y "grande"? La respuesta es muy sencilla. Implemente los grandes números existentes y vea las consecuencias.

Muchos físicos piensan en la posible variación de la "relación de estructura fina" y se están realizando experimentos.En un enfoque teórico, se ha propuesto una variación como una forma característica y unificada de resolver problemas en cosmología y astrofísica. Más recientemente, el interés teórico en las constantes variables (no solo) ha sido motivado por la teoría de cuerdas y otras propuestas similares para ir más allá del Modelo Estándar de la física de partículas. En octubre de 2011, Webb et. Alabama. [17] informó una variación en la dependencia tanto del "desplazamiento al rojo" como de la "dirección espacial". Aquí debe tenerse en cuenta que el concepto "variación de alfa" directa e indirectamente está dando una pista para pensar acerca de la posible "variación" de la constante de Planck reducida o la constante de Planck. Este es un punto muy sensible y necesita una fuerte evidencia experimental y un análisis teórico vigoroso. Pero hasta hoy, a partir de experimentos de laboratorio basados ​​en tierra, no se notó variación en la magnitud de la relación de estructura fina. En este artículo, los autores intentaron estudiar este complicado tema de manera teórica.

Para comprender los conceptos básicos de unificación o TOE, el papel de la energía oscura y la materia oscura es insignificante. Aunque hubo una serie de artículos / libros publicados sobre cosmología, el intento de un estudio completo sobre este tema, junto con estudios comparativos con la cosmología moderna por un lado y con la física atómica moderna por el otro, no fue hecho por nadie. hasta aquí. El presente estudio puede considerarse como un "proyecto inicial" en este campo. Las observaciones cosmológicas a través de un telescopio terrestre o un telescopio satelital son una práctica normal. En este artículo en consideración, se puede sugerir que: los cambios cosmológicos actuales pueden entenderse estudiando el átomo y el núcleo atómico a través de experimentos basados ​​en tierra. Es una parte interesante del estudio de la cosmología y las interacciones fundamentales. Hasta el momento ningún Instituto ha llevado este tema para I + D + i. Esta idea es bastante única, natural y se puede eliminar la apertura en los temas de cosmología e interacciones fundamentales. La futura generación científica puede adoptar este concepto propuesto como referencia característica para las futuras observaciones, análisis y experimentos científicos. Es una idea interesante y se pueden refinar y unificar 100 años de física atómica, nuclear y cósmica. Continuamos esta sección con las principales deficiencias de la cosmología moderna.

1.1. Principales defectos de la cosmología moderna

A) Si la luz proviene de la materia atómica de la galaxia, entonces el corrimiento al rojo puede interpretarse como un índice del "mecanismo de emisión de luz" de la materia atómica galáctica. De ninguna manera parece estar relacionado con el "retroceso de la galaxia".

B) Si la expansión cósmica es continua y se está acelerando y el corrimiento al rojo es una medida de la expansión cósmica, la "tasa de aumento del corrimiento al rojo" puede considerarse como una medida de la "tasa de expansión" cósmica. Entonces no hay posibilidad de observar un desplazamiento hacia el rojo "constante". Simplemente estimando la distancia de la galaxia (en lugar de estimar la velocidad de retroceso de la galaxia) no se puede verificar la aceleración cósmica.

C) La caída de la temperatura cósmica "se puede considerar como una medida de la expansión cósmica y la" tasa de disminución de la temperatura cósmica "se puede considerar como una medida de la" tasa de expansión "cósmica. Pero si la tasa de disminución de la temperatura es muy pequeña y está más allá del alcance de la verificación experimental actual, entonces los dos estados posibles son: a) la temperatura cósmica está disminuyendo a una tasa muy lenta y el universo se está expandiendo a una tasa muy lenta yb) no hay expansión térmica "observable" y no hay expansión cósmica "observable".

D) Si la "energía oscura" es el resultado principal del "universo en aceleración", es muy importante señalar que, en la comprensión de los conceptos básicos de unificación u otras áreas fundamentales de la física, el papel de la energía oscura es muy insignificante. Hasta ahora, ningún experimento en tierra confirmó la existencia de energía oscura. No hay una sola pista, definición o evidencia de ninguna de las propiedades físicas naturales de (la supuesta) energía oscura.

E) Dimensionalmente es posible demostrar que las dimensiones de la velocidad angular y constante de Hubble son las mismas. Si es así, considerar la constante de Hubble simplemente como un parámetro de expansión puede no ser correcto.

1.2. La isotropía puede ser lo mejor posible en un universo en expansión cerrado

Si el universo se está acelerando realmente, según la ley de Hubble [2], para el observador, ¡la galaxia en retroceso o aceleración debe mostrar un aumento continuo en su corrimiento hacia el rojo! Algunos dicen: el desplazamiento hacia el rojo instantáneamente no puede aumentar debido a la velocidad limitada de los fotones. Si la aceleración cósmica comenzó hace 5 mil millones de años, entonces durante su viaje de retroceso acelerado, la galaxia debe mostrar un aumento continuo en el desplazamiento hacia el rojo, ya sea que el cambio se deba a un retroceso acelerado en el pasado o un retroceso acelerado en el presente. No existe tal evidencia. A este respecto, la idea apropiada puede expresarse de la siguiente manera: 1) "Redshift" es una medida de expansión y 2) "Tasa de aumento en el corrimiento al rojo" es una medida de la "tasa de expansión" cósmica. Esta idea puede estar respaldada por otro concepto simple: 1) "Caída de la temperatura cósmica" es una medida de la expansión cósmica y 2) "Tasa de disminución de la temperatura cósmica" es una medida de la "tasa de expansión" cósmica. Se puede sugerir que,

A) En un universo en expansión cerrado, junto con la tasa de expansión, las ondas térmicas instantáneamente experimentan un estiramiento continuo en todas las direcciones con respecto al centro del universo cerrado y el límite cerrado.

B) Cuando la tasa de expansión es muy lenta. es decir, una tasa de expansión prácticamente nula, el estiramiento en ondas térmicas es casi cero y se puede observar una longitud de onda térmica uniforme en todas las direcciones.

C) En un universo plano, donde no hay límites ni centro, puede que no sea posible.

1.3. Opinión de Edwin Hubble sobre Cosmic Redshift

En 1947 Hubble [3] sugirió que “Los cambios hacia el rojo se interpretan más fácilmente como evidencia de movimiento en la línea de visión lejos de la tierra, como evidencia de que las nebulosas en todas direcciones se están alejando de nosotros y que cuanto más lejos están, más rápido se alejan. Esta interpretación se presta directamente a las teorías del universo en expansión. La interpretación no es universalmente aceptada, pero incluso los más cautelosos admiten que los corrimientos al rojo son evidencia de un universo en expansión o de algún principio de la naturaleza hasta ahora desconocido ”.

“Se han hecho intentos para lograr la precisión necesaria con las 100 pulgadas y los resultados parecen ser significativos. Si son válidos, parece probable que los corrimientos al rojo no se deban a un universo en expansión, y gran parte de la especulación actual sobre la estructura del universo puede requerir un nuevo examen. Sin embargo, los datos significativos se obtuvieron necesariamente en el límite mismo de un solo instrumento, y no había forma posible de verificar los resultados con evidencia independiente. Por tanto, los resultados deben ser aceptados por el momento como sugerentes más que definitivos ”.

“Podemos predecir con confianza que las 200 pulgadas nos dirán si los cambios al rojo deben aceptarse como evidencia de un universo en rápida expansión, o atribuido a algún nuevo principio de la naturaleza. Cualquiera que sea la respuesta, la El resultado puede ser bienvenido como otra contribución importante a la exploración del universo ".

1.4. Opinión de Albert Einstein sobre la unificación de interacciones electromagnéticas y gravitacionales

Tenga en cuenta que Einstein, más que cualquier otro físico, no preocupado por la incertidumbre cuántica ni por la complejidad clásica, creía en la posibilidad de una teoría del todo completa, quizás definitiva. [13, 14]. También creía que las leyes y principios fundamentales que encarnarían tal teoría serían simples, poderosos y hermosos. Los físicos son un grupo ambicioso, pero Einstein fue el más ambicioso de todos. Sus demandas de una teoría fundamental eran extremadamente fuertes. Si una teoría contenía características arbitrarias o parámetros indeterminados, entonces era deficiente, y la deficiencia señalaba el camino hacia una teoría más profunda y predictiva. No debería haber parámetros libres, no arbitrariedad. Según su filosofía, el electromagnetismo debe estar unificado con la relatividad general, de modo que uno no pueda simplemente imaginar que no existe. Además, la existencia de materia, la masa y la carga del electrón y el protón (las únicas partículas elementales reconocidas en la década de 1920) eran características arbitrarias. Uno de los principales objetivos de una teoría unificada debería ser explicar la existencia y calcular las propiedades de la materia. En este artículo, los autores intentaron comprender los conceptos básicos de unificación a través de la cosmología de partículas [15, 16].

1.5. Estado actual del volumen de Hubble del principio de Mach

En física teórica, particularmente en las discusiones sobre las teorías de la gravitación, el principio de Mach [12] es el nombre dado por Einstein a una hipótesis interesante que a menudo se atribuye al físico y filósofo Ernst Mach. La idea es que el movimiento local de un sistema de referencia giratorio está determinado por la distribución de materia a gran escala. Hay varias formulaciones rivales del principio. Una afirmación muy general del principio de Mach es "las leyes físicas locales están determinadas por la estructura a gran escala del universo". Este concepto fue un factor rector en el desarrollo de Einstein de la teoría general de la relatividad. Einstein se dio cuenta de que la distribución general de la materia determinaría el tensor métrico, que le dice al observador qué marco es rotacionalmente estacionario.

Una de las principales motivaciones detrás de la formulación de la teoría general de la relatividad fue proporcionar una descripción matemática del principio de Mach. Sin embargo, poco después de su formulación, se comprendió que la teoría no sigue el principio de Mach. Como las predicciones teóricas coincidían con las observaciones, Einstein creía que la teoría era correcta y no hizo ningún otro intento de reformular la teoría para explicar el principio de Mach. Posteriormente, diferentes investigadores realizaron varios intentos para formular la teoría de la gravedad basada en el principio de Mach. Sin embargo, la mayoría de estas teorías no logran explicar diferentes fenómenos físicos. En la cosmología estándar, "volumen de Hubble" o "esfera de Hubble" es una región esférica del Universo que rodea a un observador más allá de la cual los objetos se alejan de ese observador a una velocidad mayor que la velocidad de la luz debido a la expansión del Universo. El radio de movimiento común de una esfera de Hubble (conocido como radio de Hubble o longitud de Hubble) es, donde "" es la velocidad de la luz y "" es la constante de Hubble. De manera más general, el término "volumen de Hubble" se puede aplicar a cualquier región del espacio con un volumen del orden de. El "volumen de Hubble" puede considerarse una herramienta clave en cosmología y unificación. Algunos cosmólogos usan el término "volumen de Hubble" para referirse al volumen del universo observable. Con referencia al principio de Mach y al volumen de Hubble, en cualquier momento cósmico, si la 'masa de Hubble' es el producto de la 'densidad crítica' cósmica y el 'volumen de Hubble', entonces se puede sugerir que, 1) Todos y cada uno de los puntos en el espacio libre está influenciado por la masa de Hubble, 2) el volumen de Hubble y la masa de Hubble juegan un papel vital en la comprensión de las propiedades de las interacciones electromagnéticas y nucleares y 3) el volumen de Hubble y la masa de Hubble juegan un papel clave en la comprensión de la geometría del universo . Por lo tanto, en este artículo, se intenta comprender los conceptos básicos unificados de "electromagnetismo", "gravedad" y "rango de interacción fuerte" a través de la longitud de Hubble, el volumen de Hubble y la masa de Hubble.

La idea básica de la unificación es: 1) Minimizar el número de constantes físicas y 2) Fusionar un grupo de diferentes constantes fundamentales en una constante física compuesta con la interpretación adecuada. En este viaje, el primer paso es ver las coincidencias numéricas o descubrimientos, el segundo paso es interpretar las coincidencias numéricas y el tercer paso es sincronizar las interpretaciones actuales y las nuevas interpretaciones. Cuando la nueva interpretación no está de acuerdo con la interpretación actual, generalmente con la ayuda de la ciencia y la tecnología emergentes, las discrepancias pueden resolverse con observaciones y experimentos futuros. Mientras tanto, la física matemática juega un papel clave en la comprensión y el análisis de las nuevas y antiguas interpretaciones. Cuando el tema en consideración es muy sensible a los pensamientos, observaciones e interpretaciones humanas y cuando el tema en consideración también está relacionado con grandes números, se pueden considerar las coincidencias numéricas precisas propuestas y las nuevas interpretaciones.

Cuando el tema en consideración es muy sensible a los pensamientos, observaciones e interpretaciones humanas y cuando el tema en consideración también está relacionado con números grandes, se pueden considerar las coincidencias numéricas precisas propuestas y las nuevas interpretaciones.

1.6. Papel principal del principio de Mach en la comprensión del universo y el átomo

Entre el universo "plano" y el universo "cerrado", hay un compromiso. Ese es el "volumen del Hubble". Sin considerar el principio de Mach, no se puede atribuir un significado físico al "volumen de Hubble". Tenga en cuenta que hasta hoy, cuantitativamente, el principio de Mach no se implementó con éxito en la física cósmica y nuclear. Si aún no sabemos si el universo está espacialmente cerrado o abierto, entonces la idea del "volumen de Hubble" puede usarse como una herramienta en cosmología y unificación. Algunos cosmólogos usan el término "volumen de Hubble" para referirse al volumen del universo observable. En cualquier momento cósmico, si la "masa de Hubble" es el producto de la densidad cósmica crítica y el volumen de Hubble, entonces se puede sugerir que, "dentro del volumen de Hubble, todos y cada uno de los puntos del espacio libre están influenciados por la masa de Hubble". Parece ser una descripción cuantitativa del principio de Mach. En el universo, si la densidad crítica actual es y la característica actual del radio de Hubble es la masa actual del volumen cósmico de Hubble y su "radio de Schwarzschild" se asemeja a la "longitud de Hubble". Por el momento, llamemos a esta masa como "masa de Hubble". Con esta definición, además de la cosmología, se puede dar al principio de Mach un significado fundamental y unificado en la física atómica, nuclear y de partículas. Aquí, como punto de curiosidad, si uno está dispuesto a considerar esta masa como una masa actual característica del universo, muy fácilmente, la escala de Planck, la cosmología y la física de partículas se pueden estudiar de manera unificada. Depende únicamente de nuestra elección de interés científico.

1.7. La "densidad crítica" cósmica y su análisis dimensional

Hallazgos recientes de la Universidad de Michigan sugieren que la forma del Big Bang podría ser más complicada de lo que se pensaba anteriormente, y que el universo primitivo giraba sobre un eje. Una huella de mano izquierda y derecha en el cielo, según se informa, revelada por la rotación de la galaxia, implicaría que el universo estaba girando desde el principio y retenía un momento angular abrumadoramente fuerte [18]. Las galaxias giran, las estrellas giran y los planetas giran. Entonces, ¿por qué no todo el universo? Las consecuencias de un universo giratorio parecen ser profundas [19-31] [19], se pueden prevenir el colapso natural y cósmico. Por tanto, la "rotación cósmica (velocidad de la luz)" puede considerarse una alternativa al famoso concepto de "gravedad repulsiva".

Con una derivación simple es posible demostrar que la constante de Hubble representa la velocidad angular cosmológica. Suponga que, un planeta de masa (M) y radio (R) gira con velocidad angular y velocidad lineal de tal manera que, una partícula de masa (m) libre o débilmente unida que se encuentra en su ecuador gana una energía cinética igual a la energía potencial como,

(1)
(2)

es decir, la velocidad lineal de rotación del planeta es igual a la velocidad de escape de la partícula libre. Sin ningún poder o energía externa, la partícula de prueba gana velocidad de escape en virtud de la rotación del planeta. Con esta idea, se pueden entender la "radiación de los agujeros negros" y el "origen de los rayos cósmicos". Tenga en cuenta que si la Tierra completa una rotación en una hora, las partículas libres que se encuentran en el ecuador obtendrán velocidad de escape. Ahora escribiendo,

(3)
(4)

En tiempo real, esta densidad obtenida puede ser o no igual a la densidad real. Pero la proporción puede tener algún significado físico. El punto más importante a señalar aquí es que, en la medida en que se consideran las dimensiones y unidades, de la ecuación (4), es muy claro que, siendo la proporcionalidad constante,

La ecuación (4) es similar al "concepto de modelo plano" de "densidad crítica" cósmica

Comparar las ecuaciones (4) y (6) dimensional y conceptualmente, es decir

(7)
(8)

Está muy claro que las dimensiones de la "constante de Hubble" deben ser "radianes / segundo". En cualquier sistema físico en estudio, para cualquier "parámetro físico simple" no habrá dos unidades diferentes y no habrá dos significados físicos diferentes. Esta es una pista simple y trae la "rotación cósmica" a la imagen. Esto es posible solo en un universo cerrado. Los modelos cósmicos que dependen de esta "densidad crítica" pueden considerar la "velocidad angular del universo" en lugar de la "constante de Hubble". En ese sentido, la "rotación cósmica" puede incluirse en los modelos existentes de cosmología. Entonces, el término "densidad crítica" simplemente aparece como la "densidad de volumen esférico" del universo cerrado y en expansión.

2. Posibles suposiciones en la física cósmica unificada

Las posibles suposiciones en la física cósmica unificada se pueden expresar de la siguiente manera [30-51] [30]:

A) La longitud de Hubble se puede considerar como el rango de interacción gravitacional o electromagnética.

B) Al ser un agujero negro en evolución primordial y la velocidad angular, el universo siempre está rotando con la velocidad de la luz [30, 31, 32, 33, 34].

C) La constante gravitacional atómica [38-51] [38] es el número de Avogadro al cuadrado por la constante gravitacional clásica. Por lo tanto,

donde "" es la constante gravitacional atómica, "" es el número de Avogadro y "GRAMO’Es la constante gravitacional clásica.

D) El vínculo conceptual clave que conecta las fuerzas gravitacionales y no gravitacionales es: el límite de fuerza clásico

Puede considerarse como la magnitud de la fuerza cósmica unificada o el límite superior de la tensión de la cuerda. En su forma inversa aparece en la teoría de la gravitación de Einstein [6] ya que tiene múltiples aplicaciones en la física de los agujeros negros y la física de la escala de Planck [30]. Debe medirse a partir de los experimentos o de las observaciones cósmicas y astronómicas.

E) Relación de "límite de fuerza clásico" (F C ) "Y" magnitud de fuerza electrodébil imaginaria (F I ) es norte 2 dónde norte es un número grande cercano al número de Avogadro.

Por tanto, la magnitud de la fuerza electrodébil imaginaria propuesta es newton. Parece ser más fundamental que las fuerzas nucleares electrodébiles y fuertes. Desempeña un papel muy interesante en la comprensión de la distancia de dispersión entre el electrón y el núcleo cargado. Junto con el tamaño nuclear característico, esta fuerza juega un papel vital en la comprensión de la distancia entre el electrón giratorio y el núcleo del átomo de hidrógeno. Teniendo en cuenta esta "carga", se pueden ajustar las masas de bosones y fermiones de Higgs. Las masas muon y tau se pueden ajustar con precisión. A este respecto, consulte nuestros artículos publicados anteriormente [40, 41, 42, 43, 44]. Con, se puede ajustar la relación de masa protón-electrón. También se puede ajustar la constante gravitacional o el número de Avogadro.

F) El número de Avogadro es discreto y, por lo tanto, la fuerza electrodébil imaginaria es discreta. La fuerza electrodébil imaginaria discreta se puede expresar como

dónde n =1,2,3, ... Esta fuerza electrodébil imaginaria discreta puede ser la fuerza responsable de la energía total discreta del electrón en rotación en el átomo de hidrógeno.

G) Reducción de los aumentos constantes de Planck con el tiempo cósmico [32]. En la actualidad si representamos en el pasado la constante de Planck reducida operativa era y su magnitud era menor que.

H) En el quark SUSY modificado [40, 41], si es la masa del fermión y es la masa del bosón, entonces

y representa la masa de fermiones efectiva. Con esta idea se puede observar la súper simetría en las interacciones fuertes de baja y alta energía y también en las interacciones electrodébiles. Con esta idea, el número de Avogadro se puede ajustar a partir de la física de partículas. En nuestro artículo publicado anteriormente, los autores sugirieron que, si es el ángulo de acoplamiento débil, el fermión de giro "medio" hace 13 saltos (con un ángulo de salto de grado) en una revolución y llega a su posición inicial. Del mismo modo, el bosón de giro 1 realiza 78 saltos (con un ángulo de salto de 55,35 grados) en 13 revoluciones y llega a su posición inicial. Así, la relación de masa fermión-bosón se puede ajustar aproximadamente con la siguiente expresión. Aquí, en esta expresión, el número "6" representa la relación entre el número de saltos realizados por el bosón en 13 revoluciones y el número de saltos realizados por el fermión en 1 revolución. Por el momento, este número se puede ajustar aproximadamente con los datos de las partículas.

Así, en cualquier momento cósmico dado

1) es una medida de la tasa de expansión cósmica. A medida que pasa el tiempo, se puede esperar un cambio muy pequeño y puede estar más allá del alcance de la precisión experimental. Pero para tener un cambio rápido (detectable) en el tiempo cósmico presente, debería correr rápido o debería acelerarse. Es posible demostrar que la energía potencial del electrón en el átomo de hidrógeno es directamente proporcional a. El segundo postulado de Bohr que sugiere que la energía potencial del electrón en el átomo de hidrógeno es inversamente proporcional a parece ser una coincidencia [52, 53].

2) Durante la evolución cósmica, el átomo de hidrógeno "envejecido" emite fotones energéticos. Hablando claramente, a medida que aumenta la edad del átomo de hidrógeno, este emite fotones con una mayor cantidad de energía. Por lo tanto, los cuantos de luz pasados ​​emitidos por la vieja galaxia tendrán menos energía y mostrarán un corrimiento hacia el rojo con referencia a nuestra galaxia. Durante el viaje, los cuantos de luz no perderán energía y no habrá cambios en la longitud de onda de la luz.

3) La definición básica u original de corrimiento al rojo presente / actual parece ser:

Aquí está la energía del fotón en nuestra galaxia y es la energía del fotón en la galaxia observada cuando se emitió. De manera similar, es la longitud de onda de la luz recibida de la galaxia observada y es la longitud de onda de la luz en el laboratorio. Tenga en cuenta que, en función del valor creciente de la constante de Planck, el desplazamiento hacia el rojo actual será directamente proporcional a la diferencia de edad entre nuestra galaxia y la galaxia observada o al tiempo que tarda la luz en llegar a nuestra galaxia desde la galaxia antigua. Así y

Aquí está la constante de proporcionalidad. De esta forma se puede incorporar directamente. El tiempo que tarda la luz en llegar a nuestra galaxia o la diferencia de edad de nuestra galaxia y la galaxia observada se puede expresar como,

(16)
(17)

De esta manera, la definición básica y original de los conceptos de "galaxia en retroceso" y "universo en aceleración" puede eliminarse y un concepto de "universo en desaceleración o expandido" puede continuar sin ninguna dificultad.

Ahora la pregunta fundamental a responder es: si toma el rol de, ¿cómo definir el corrimiento al rojo ?. En la sección 3.7, considerando, proponemos una solución simple a este problema. Con diferentes galaxias y con diferentes,

dónde GRAMO 1 , GRAMO 2 y G 3 ,… Representan diferentes galaxias. De manera alternativa, los autores proponen el siguiente concepto: durante la evolución cósmica, el átomo de hidrógeno "envejecido" emite fotones energéticos. Hablando claramente, a medida que aumenta la edad del átomo de hidrógeno, emite fotones con una mayor cantidad de energía. Por lo tanto, los cuantos de luz pasados ​​emitidos por la vieja galaxia tendrán menos energía y mostrarán un corrimiento hacia el rojo con referencia a nuestra galaxia. Durante el viaje, los cuantos de luz no perderán energía y no habrá cambios en la longitud de onda de la luz.

4) En cualquier momento cósmico dado, el radio de Schwarzschild del universo es

¿Dónde está la masa cósmica en ese momento? Con esta idea, en cualquier momento cósmico dado, el tamaño cósmico puede limitarse a un máximo en lugar de al infinito. La masa cósmica se puede expresar como

Puede llamarse "masa de Hubble". Por lo tanto, la densidad de volumen cósmico toma la siguiente forma conocida de "densidad crítica",

Se le puede llamar la densidad cósmica de Hubble.

3. Aplicaciones de los supuestos propuestos

Similar y cercano a la escala de Planck y con referencia a las constantes físicas fundamentales, una unidad de masa fundamental se puede construir como kg. Puede considerarse como una unidad de masa cargada unificada fundamental característica. Se observa que la relación juega un papel muy interesante en el ajuste de la densidad de materia cósmica y la densidad de energía térmica.

3.1. Densidad de materia cósmica

Aproximadamente la relación entre la densidad de volumen cósmico y la densidad de materia se puede expresar como

Tenga en cuenta que, en la actualidad, la densidad de materia obtenida se puede comparar con la densidad de materia de las galaxias elípticas y espirales. Basado en la relación masa / luz promedio de cualquier galaxia [54]

donde para cualquier galaxia, METRO/L GRAMO alaxy = ηMETRO/L El sol y el número: tenga en cuenta que las galaxias elípticas probablemente comprenden alrededor del 60% de las galaxias en el universo y se cree que las galaxias espirales componen alrededor del 20% de las galaxias en el universo. Casi el 80% de las galaxias tienen forma de galaxias elípticas y espirales. Para galaxias espirales y galaxias elípticas,. Para nuestra parte interna de la galaxia, por lo tanto, el promedio está muy cerca de 8 a 9 y su densidad de materia correspondiente es (5,96 a 6,7) 10 -32 gramos / cm 3.

3.2. Densidad de energía térmica cósmica

En cualquier momento cósmico dado, si "" es la constante de energía de radiación y la constante de desplazamiento de Wein, la relación entre la densidad de energía del volumen cósmico y la energía térmica de la densidad cósmica se puede expresar como

Así, en un enfoque clásico, Independientemente de la constante de Planck, la constante de radiación se puede expresar como se indicó anteriormente. Incluso con referencia a la mecánica cuántica también, la "constante de Wien" es una constante cosmológica. Este es un punto muy sensible a discutir.. La ley de Wien se basa en el enfoque clásico [55, 56]. Con referencia a la ley de desplazamiento de Wien, se puede entender que, para cualquier cuerpo negro, la longitud de onda térmica más fuertemente emitida es inversamente proporcional a su temperatura absoluta. Con referencia a la magnitud actual de la constante de Planck, el valor exacto de la constante de Wien puede ser estimada y que la magnitud obtenida se puede considerar como una constante a lo largo del tiempo cósmico. Si es así, en cualquier momento cósmico dado, la densidad de energía térmica se puede expresar como

Si está cerca de 70km / seg / Mpc, la temperatura de CMBR obtenida [57, 58] es 2.704 0 K. Por lo tanto, se puede sugerir que, en cualquier momento cósmico dado, la densidad de energía de la materia se puede considerar como la media geométrica de la energía térmica. densidad y densidad volumen-energía.

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3.3. Longitud de onda de la radiación CMB

Los autores notaron dos métodos aproximados para estimar la radiación CMB. La media geométrica de los 2 métodos se ajusta con precisión a los datos de observación.

Método 1: Con referencia a la ley de desplazamiento de Wien, la longitud de onda de la radiación CMB emitida con mayor intensidad se puede expresar como

Tenga en cuenta que esta expresión está libre de las "constantes de radiación". Si está cerca de 70 km / seg / Mpc, la longitud de onda obtenida (emitida con mayor intensidad) de la radiación CMB es de 1,37 mm.

Método 2: La creación y aniquilación de partículas en pares en el "espacio libre" es una idea interesante. En el universo en expansión, al considerar la carga propuesta y la aniquilación de su par como un fenómeno cósmico característico, se puede abordar el origen de la radiación CMB isotrópica. La energía térmica se puede expresar como

Según la ley de desplazamiento de Wien,

Si está cerca de 70 km / seg / Mpc, la longitud de onda obtenida (emitida con mayor intensidad) de la radiación CMB es de 0,822 mm.

Método 3: Teniendo en cuenta la longitud de onda media geométrica de las longitudes de onda obtenidas de los métodos 1 y 2, la longitud de onda de la radiación CMB emitida con mayor intensidad se puede expresar como

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Si está cerca de 70 km / seg / Mpc, la longitud de onda obtenida (emitida con mayor intensidad) de la radiación CMB es de 1,064 mm. De esta manera, en un enfoque semi-empírico, se puede entender la temperatura de radiación CMB observada. Claramente hablando,

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y parece ser una constante clásica y puede considerarse como una longitud de onda térmica clásica característica. El punto más importante es que, a medida que el universo del agujero negro se expande, su tasa de expansión se puede verificar con. A medida que pasa el tiempo, se puede esperar un cambio muy pequeño y puede estar más allá del alcance de la precisión experimental. Pero para tener un cambio rápido (detectable) en el tiempo cósmico presente, debería correr rápido o debería acelerarse. Las observaciones actuales indican que la radiación CMB es suave y uniforme. Este delicado problema solo puede resolverse con más investigación y análisis.

3.4. La relación cosmológica de estructura fina

En física, la relación de estructura fina es una constante física fundamental, es decir, la constante de acoplamiento que caracteriza la fuerza de la interacción electromagnética. Al ser una cantidad adimensional, tiene un valor numérico constante en todos los sistemas de unidades. Si es la densidad de energía del volumen cósmico actual y es la densidad de energía térmica cósmica actual, se observa que,

Tenga en cuenta que, desde el punto de vista de la unificación, hasta el día de hoy el papel de la energía oscura o la materia oscura no está claro e indeciso. Su laboratorio o existencia física tampoco está aún confirmada. En esta situación crítica, esta aplicación puede considerarse una herramienta clave en la cosmología de partículas. Tenga en cuenta que las grandes constantes adimensionales y las constantes físicas compuestas reflejan una propiedad intrínseca de la naturaleza. En la actualidad, la relación anterior adopta la siguiente forma.

En la actualidad, si la temperatura de CMBR observada se obtiene, 71,415 km / seg / Mpc. Después de la simplificación, se puede interpretar de la siguiente manera. La energía térmica total en el volumen actual de Hubble se puede expresar como,

Si es el rango actual de interacción electromagnética, el potencial electromagnético actual se puede expresar como

Ahora, la inversa de la relación de estructura fina actual se puede expresar como

Aquí, en RHS, el denominador "2" puede ser una representación de la energía térmica total en la mitad de la esfera cósmica o la energía térmica de cualquier polo de la esfera cósmica. Así, en cualquier momento cósmico,

De esta manera, de una manera unificada, se puede ajustar la presente relación de estructura fina. A este respecto, se pueden referir las nuevas teorías de la velocidad variable de la luz [59].

A partir de esta relación, es posible decir que la tasa cosmológica de cambio en la relación de estructura fina puede considerarse como un índice de la aceleración cósmica futura. A medida que pasa el tiempo, se puede esperar un cambio muy pequeño y puede estar más allá del alcance de la precisión experimental. Pero para tener un cambio rápido (detectable) en el tiempo cósmico presente, debería correr rápido o debería acelerarse.

Muchos físicos piensan en las posibles variaciones y se están realizando experimentos. Específicamente, se ha propuesto una variación como una forma de resolver problemas en cosmología y astrofísica. Más recientemente, el interés teórico en las constantes variables (no solo) ha sido motivado por la teoría de cuerdas y otras propuestas similares para ir más allá del Modelo Estándar de la física de partículas. En octubre de 2011 Webb et al. informaron de una variación en función del desplazamiento al rojo y la dirección espacial [17]. Hasta el día de hoy, a partir de experimentos de laboratorio en tierra, no se notó variación en la magnitud de la relación de estructura fina.

3.5. Característica actual o presente Tamaño nuclear

El problema de definir un radio para el núcleo atómico es similar al problema del radio atómico, en el sentido de que ni los átomos ni sus núcleos tienen límites definidos. Sin embargo, el núcleo se puede modelar como una esfera de carga positiva para la interpretación de experimentos de dispersión de electrones: debido a que no hay un límite definido para el núcleo, los electrones 'ven' un rango de secciones transversales, para las cuales se puede tomar una media. . La calificación de "rms" (para "raíz cuadrada media") surge porque es la sección transversal nuclear, proporcional al cuadrado del radio, la que determina la dispersión de electrones. La primera estimación de un radio de carga nuclear fue hecha por Hans Geiger y Ernest Marsden en 1909, bajo la dirección de Ernest Rutherford en los Laboratorios Físicos de la Universidad de Manchester, Reino Unido [60]. Las medidas directas modernas se basan en la dispersión de electrones por núcleos [61, 62, 63].

Con referencia a la masa actual del universo de agujeros negros en expansión, descubrimos una relación muy extraña y se puede expresar de la siguiente manera.

Esta longitud puede considerarse como el tamaño nuclear característico actual en el universo en expansión actual. Esta es una coincidencia notable y parece abrir una nueva ventana en "cosmología" y "física nuclear". Tenga en cuenta que 1,4 fm no es más que el rango de interacción fuerte observado y bien entendido [64]. El punto más importante es que, a medida que el universo del agujero negro se está expandiendo, desde el punto de vista de la física nuclear, su tasa de expansión se puede verificar con A medida que pasa el tiempo, se puede esperar un cambio muy pequeño y puede estar más allá del alcance de precisión experimental. Pero para tener un cambio rápido (detectable) en el tiempo cósmico presente, debería correr rápido o debería acelerarse. A este respecto, la idea básica propuesta es que el tamaño nuclear característico que se mide en los experimentos de dispersión de electrones aumenta con el aumento del tamaño cósmico. Proponemos la siguiente (otra) relación descubierta y debe derivarse con un modelo adecuado.

Otra observación interesante se puede considerar como el rango de fuerza electrodébil imaginario característico y se puede comparar con el radio rms del protón [61, 62, 63]. En el nivel más fundamental, puede que no sea posible dar una prueba o una derivación para una nueva relación descubierta. En su momento, se puede aplicar de diferentes formas y se puede verificar su validez. Desde un punto de vista es muy peculiar y desde otro punto de vista es muy complicado de interpretar. ¡Por qué, porque hasta hoy ningún modelo (incluida la famosa teoría de cuerdas) no pudo explicar el origen del rango de interacción fuerte! Ya sea para "considerar esta relación" o "descartar esta relación", depende sólo de nuestra elección de interés científico. Los autores notaron aplicaciones interesantes de este tamaño nuclear característico en la física atómica y la interacción electrodébil.

3.6. La constante de Planck cosmológica reducida

De las relaciones anteriores se puede suponer que existe una fuerte interconexión entre el universo y el átomo de hidrógeno. Cabe señalar que, en la teoría del átomo de hidrógeno de Bohr, ni la masa nuclear ni el tamaño nuclear se han considerado para comprender los espectros de energía del átomo de hidrógeno excitado. No solo eso, hasta hoy nadie conoce el origen de la constante de Planck bien entendida.

A este respecto, la siguiente expresión puede considerarse un descubrimiento.

Aquí se puede considerar como el momento de inercia imaginario del electrón alrededor de su eje de rotación donde la distancia radial se puede considerar como el trabajo característico realizado relacionado con la fuerza electrodébil imaginaria discreta y norte=1,2,3,…

La forma simple de las expresiones anteriores es:

De la relación (41), esta relación toma la forma.

Aquí se puede considerar como el número de electrones en el universo actual de masa. Algunos pueden decir que esto es simplemente un juego con las constantes físicas fundamentales. La mayoría de los físicos y cosmólogos modernos pueden no estar interesados ​​en aceptar esto porque sus consecuencias parecen contradecir los conceptos existentes de la mecánica cuántica. Aquí, los autores solicitan que se reconsideren las valiosas opiniones de Einstein sobre la unificación de la "gravedad", el "electromagnetismo" y la "mecánica cuántica" [64]. Si un electrón gira alrededor de un protón de tamaño cercano a su radio "rms" y (electrón & amp protón) son las partículas atómicas elementales masivas del universo en expansión observable, entonces la relación anterior puede ser considerada en el programa de unificación. Si es así, la constante de Hubble actual se puede expresar como

Por tanto, es posible adivinar que,

Ahora aquí presentamos la siguiente relación interesante.

Sustituyendo la expresión propuesta para de la relación (42), en esta relación se puede obtener RHS.

3.7. Energía potencial característica de los electrones y el desplazamiento hacia el rojo cósmico

Con referencia al radio de Bohr propuesto y actual, se puede expresar como

Esta es una observación o descubrimiento interesante y es una coincidencia notable. Hablando claramente, a medida que el universo se expande o evoluciona, dentro del átomo, el tamaño nuclear característico aumenta y la distancia entre el electrón y el núcleo disminuye. Ahora los radios de Bohr discretos se pueden expresar como

Por lo tanto, en un átomo de hidrógeno, la energía potencial discreta del electrón se puede expresar como

La principal ventaja de esta relación es que constituye la masa del protón y el tamaño nuclear característico. Si uno está dispuesto a aceptar esta relación como una relación fundamental en física atómica, a partir de la relación (47), en términos de, la energía potencial del electrón se puede expresar como

Ahora, con referencia al primer postulado de Bohr,

en la actualidad, dentro del radio de Bohr

Por lo tanto, la velocidad actual del electrón en el radio de Bohr se puede expresar como

Si la energía total es la mitad de la energía potencial, actualmente, en el átomo de hidrógeno, la energía total discreta característica del electrón se puede expresar como

Tenga en cuenta que, según la teoría del átomo de hidrógeno de Bohr, la energía de los fotones emitidos es inversamente proporcional a. Desde la teoría cuántica de la luz, la energía de los fotones es directamente proporcional a. Este es un punto muy sensible que debe discutirse en profundidad. En cualquier momento cósmico dado,

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(59)

Por tanto, se puede sugerir que,.

Los autores están trabajando en esta variación conceptual. La solución depende principalmente del "origen" del problema y lleva algún tiempo resolverlo. Ahora, con referencia al segundo postulado de Bohr, en el pasado, en cualquier galaxia, la energía fotónica emitida se puede expresar como

dónde . Ahora, para cualquier salto cuántico, en el pasado se puede demostrar que,

Correspondiente a este obtenido, a partir de la relación se puede estimar su correspondiente. A partir de las relaciones (25) o (31) se puede estimar la temperatura CMBR correspondiente. Por lo tanto, para cualquier galaxia, donde desempeñaba un papel clave, el desplazamiento rojo cósmico actual correspondiente se puede expresar como

Ahora, aproximadamente de la relación (16), el tiempo que tarda la luz en viajar desde la galaxia observada a nuestra galaxia o la diferencia de edad de nuestra galaxia y la galaxia observada se puede expresar como

Lo obtenido debe verificarse con otros métodos absolutos desarrollados de estimación de la edad de las galaxias.


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