Elektron und Feinstrukturkonstante II

Elektron und Feinstrukturkonstante II
Feld beinhaltet, der Energie des elektromagnetischen
Feldes des Elektrons im gesamten Raum sowie der
potentiellen Energie des Elektrons in seinem eigenen
elektromagnetischen Feld.
Projektleiter:
Prof. Dr. rer. nat. Peter Wilde
Dr. E. Schönfeld (PTB)
Forschungspartner:
Physikalisch-Technische
Bundesanstalt (PTB)
Laufzeit:
Seit 2006
v.l.: Wilde, Schönfeld
Electron and fine structure constant II
Based on a novel model of the macroscopically resting
electron, electrodynamics and quantum mechanics, a
theoretical relation for the fine structure constant D
has been derived. It was found 1/D= S4—2 mm/m0. The
numerical value of the reciprocal of the fine structure
constant D is obtained to be 137.035999252. This
value deviates from the QED value, the best available
at present, by 1,23·10-9, i.e. the agreement is perfect.
The ratio of the rest mass of the electron and its
quantum mechanical part, m0/mm, was calculated to
be 1.005263277 using a non-relativistic Hamiltonian
function. According to the present result D is a real
constant in time and space. Relativistic quantum electrodynamics of a point particle in the four-dimensional
space and non-relativistic wave electrodynamics for
a macroscopically resting electron with an internal
energy flux in the ordinary (3 + 1)-dimensional space
time were found to complete each other in the sense
of wave-particle dualism.
Ausgehend von einem neuen Modell für ein makroskopisch ruhendes Elektron, wird die innere Dynamik des
Elektrons durch zwei miteinander untrennbare Prozesse
charakterisiert. Diese sind erstens die 1930 von Schrödinger eingeführte Zitterbewegung, die eine innere, mit
Lichtgeschwindigkeit ausgeführte Bewegung beschreibt.
Die Zitterbewegung erzeugt die Ladung, den Spin sowie
das magnetische Moment des Elektrons. Der zweite
Prozess ist die 1951 von Brandmüller eingeführte Hyperzitterbewegung, mit der er das anomale magnetische
Moment des Elektrons zu beschreiben versuchte. Diese
vom Elektron ausgeführte Hyperzitterbewegung wird
durch das elektrische Feld hervorgerufen, welches das
sich bewegende Elektron verursacht.
Die gesamte Selbstenergie des Elektrons setzt sich innerhalb der Feldtheorie zusammen aus drei beitragenden
Komponenten, nämlich der Energie des Materiefeldes,
die die Wechselwirkung mit dem elektromagnetischen
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FB Grundlagenwissenschaften
Das Elektron wird als quantenmechanisches Mikrosystem im (3 + 1)-dimensionalen Raum betrachtet und die
das Elektron beschreibenden Feldgleichungen werden
aus der Maxwell-Theorie hergeleitet. Die Gleichungen
für die Selbstenergie des Elektrons werden erhalten aus
dem Beitrag, den das elektrische Feld auf das makroskopisch ruhende Teilchen liefert, sowie aus dem Beitrag
der Selbstwechselwirkung der Ladung mit dem von ihr
erzeugten elektrischen Feld.
Das magnetische Moment des Elektrons setzt sich
zusammen aus dem Anteil, den das sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegende Elektron verursacht, aus
einem weiteren Anteil, der durch die diamagnetische
Suszeptibilität gemäß der Lamor-Präzession verursacht
wird sowie durch das anomale magnetische Moment,
welches durch die vom sich im polarisierten Vakuum
bewegenden Elektron hervorgerufene paramagnetische
Permeabilität erzeugt wird.
Um einen weiteren wertvollen Einblick in die Struktur
der Materie zu gewinnen, erschien den Autoren dieses
Artikels die Entwicklung einer von der Quantenelektrodynamik unabhängigen Möglichkeit zur Berechnung
eines möglichst genauen Wertes der Feinstrukturkonstante äußerst wichtig.
Zur Demonstration der praktischen Nutzbarkeit der
entwickelten Theorie wurde analytisch eine rein theoretische Formel zur Berechnung des numerischen
Wertes der Feinstrukturkonstante D hergeleitet. Im
Gegensatz zu einer früheren Arbeit sind wir nun in
der Lage, ohne das anomale magnetische Moment
als Eingangsgröße in die Berechnungen auszukommen. Die hergeleitete Formel 1/D= S 4 —2 m m /m 0,
in der m 0 die Ruhemasse des Elektrons und m m ihren quantenmechanischen Anteil bezeichnen, liefert
1/D= 137,035999252 und der daraus berechnete
Wert für das Verhältnis der observierten Restmasse
des Elektrons zu seinem quantenmechanischen Anteil ist m 0 /m m=1,005263277. Ein von Hanneke et al.
2008 (Harvard University) experimentell erhaltener
Wert für das Reziproke von D ist 137.035999084.
Der von uns berechnete Wert weist von diesem Wert
eine relative Abweichung von 1,23 · 10 -9 auf, was
eine exzellente Übereinstimmung des experimentell
erhaltenen mit dem von uns theoretisch hergeleiteten
Wert bedeutet .
FH Jena
Œ
Forschungsbericht 2007/2008