Поведение пар частиц

Картинки неудачные, хотя и как-то иллюстрирующие описания в заметке, но я компьютерной графикой не владею и программ для этого у меня тоже нет.

Верхняя – частицы «соседствуют», вращаясь и притягиваются друг к другу магнитно.

Нижняя – лобовое, фронтальное сближение частиц с противоположными магнитными моментами и поэтому отталкиваются друг от друга.

Увы, заметка хоть и популярная, но сугубо физическая и требующая знания некоторых общих моментов физики.

Приношу свои искренние извинения читателям, незнакомым с ними! Тем паче, что здесь много моих домыслов и гипотез, которые, тем не менее, представляются мне достаточно разумными и адекватными реальности

Я всегда готов более просто и популярно объяснить и ответить на вопросы, если таковые появятся и если смогу.
Предисловие и оно же послесловие к предыдущей заметке  «Проблемы спина и магнитного момента частиц».
Такие заряженныз растянутые капли из-за своего вращения должны терять энергию вращения, излучая в плоскости своего экватора электромагнитные волны. На это есть несколько возможных ответов.

Да, они излучют волны в электромагнитное пространство и оттуда получают такую же «подпитку», то есть долговечные частицы долговечны не «сами по себе», а за счёт динамического энергетического равновесия с пространством: Сколько теряют, столько же и получают обратно. А те частиц, которые такого «делать не умеют» – распадаются!

Вообще, любое неравноускоренное изменение напряжённости электрического поля (третья производная по времени от электрической индукции «D») или ускоренное изменения напряжённости магнитного поля (Вторая производная по времени от магнитной индукции «В») вызывают электромагнитное излучение. Так что любой провод с постоянным током должен излучать электромагнитные волны из-за флюктуаций плотности дрефующего электронного облака, вызванных «рассеянием» электронов на фононах и примесных дефектах решётки. Или же как «Шум» в электронных лампах, или при намагничивании и размагничивении любых ферромагнетиков, из-за скачкообразных изменений ориентации спинов электронов  в доменах. Об этом почему-то ни в одном ВУЗовском учебнике не говорится, но от  умалчивания объективный физический эффект не исчезнет! 

Другой ответ (по Нильсу Бору) – это тоже вращение по «стационарным орбитам вокруг собственной оси». Стационарным – значит неизлучающим.

Третий ответ, что вообще никакого спина нет. А магнитный момент создаётся существованием самой электрической сущности, как-то пульсирующей и тем создающей магнитное поле.

Первые два ответа представляются мне более правдоподобными, нежели третий.

Перехожу к сути заметки.

Различные комбинации заряда, спина и магнитного момента частиц.

Пара электронов.

Первый вариант.

 Соседствующие электроны. Левый электрон вращается слева направо, против часовой стрелки, если смотреть сверху.  Его механический момент инерции (спин) направлен вверх, но магнитный момент из-за отрицательного заряда электрона направлен вниз.

Правый электрон вращается справа налево, по часовой стрелке, если смотреть сверху. Его механический момент инерции (спин) направлен вниз, но из-за отрицательного заряда электрона магнитный момент направлен вверх.

При таком взаимном расположении оба электрона представляют собой два элементарных магнитика, у которых полюсы разнонаправлены и поэтому, они будут притягиваться друг к другу, как два полосовых магнита с противоположно направленными полюсами, при том, что из-за одинакового знака зарядов они будут электрически отталкиваться. (А)

Если «столкнуть их фронтально», и их векторы спина и магнитного момента расположатся НА ОДНОЙ ОСИ, то в этом случае они будут и электрически и магнитно отталкиваться. (В)

У такой пары суммарный спин равен нулю, магнитный момент равен нулю, а заряд вдвое больше.

Второй вариант

В случае, если направления спинов обоих электронов одинаковы, то при расположении «бок о бок, рядом», как на рисунке, они будут отталкиваться и электрически и магнитно. Два магнитика с близкорасположенными одноимёнными полюсами. (А)

А при фронтальном сближении – притягиваться магнитно и отталкиваться электрически. (В)

У такой пары суммарный спин спин равен единице, а магнитные моменты и электрические заряды тоже сложатся. То есть и заряд и магнитный момент пары будут вдвое больше, чем у одиночного электрона.
 
Вариант третий.

Электрон и позитрон  с противонаправленными спинами, то есть с противоположно направленными векторами механического момента инерции.

 В этом случае  из-за различия в знаке заряда  их магнитные моменты будут направлены одинаково. Значит при расположении «бок о бок», они будут магнитно отталкиваться, но электрически – притягиваться. (А)
 
В случае их фронтального сближения, они будут притягиваться и электрически и магнитно. (В) 

У такой пары суммарный спин будет равен  нулю, магнитный момент будет вдвое больше, чем у одной частицы, а заряд – нуль.

Вариант четвёртый.

Электрон и позитрон имеют однонаправленные спины, то есть векторы их мханического момента инерции совпадают по направлению, а магнитные моменты  – разнонаправлены.

Тогда, при их расположении  «бок о бок» они будут представлять собой два магнитика с разнознаковыми полюсами поэтому они будут и магнитно и электрически притягиваться друг к другу. (А)

В случае их фронтального сближения разнонаправленные  магнитные моменты вызовут их магнитное отталкивание, при электрическом притяжении! (В)

У такой пары суммарный спин будет равен единице, а магнитный момент и заряд – нулю.

Теперь рассмотрим два реальных феномена, в которых участвуют такие пары: Электрон-электрон и электрон-позитрон.

Пары Купера, обуславливающие сверхпроводимость некоторых металлов при криотемпературах и позитроний, псевдоатом без ядра, в котором электрон и позитрон вращаются вокруг общего центра масс.

Для Куперовской пары электронов характерны следующие параметры:

Они ПРИТЯГИВАЮТСЯ друг к другу достаточно сильно, чтобы составить прочную и долговременно сущствующую пару (при температурах ниже «критической» для данного металла). Их суммарный спин равен нулю, значит, их магнитные моменты разнонаправлены. В вышеперечисленных вариантах – это вариант первый (А). Они расположены рядом, «бок о бок».

В варианте втором В они тоже будут притягиваться, но в этом случае их спин будет равен единице, а не нулю, как это следует из теории сверхпроводимости Купера, Бардина и Шриффера.

Значит, судя по изложенному, Куперовские пары – это «два рядышком расположившихся, соседствующих»  электрона.

Более того, их кулоновское отталкивание ТОЖЕ сильно ослаблено этим расположением, если предположить, что они вращаются так, что «капельное выпячивание» одного электрона приходится перепндикулярно как раз на ось длинной оси «соседа-напарника». Условно, для наглядности, это можно представить себе как две гантельки, «двухголовые спички», так синхронно, как две сцепленные шестерёнки, поворачивающиеся, что их оси оказываются перпендикулярными  друг другу при максимальном сближении выпячивания одной с геометрическим центром другой! Такое вращение электронов изменяет силы их электрического взаимодействия, закон Кулона в этом случае нарушается, ибо номинально, молчаливо, он предполагает взаимодействие двух заряженных сфер, зарядовых точек, условно.

А в данном случае, бОльшая часть заряда сосредоточена как раз в удалённых от геометрического центра частицы «выпячиваниях». И, понятно, когда выпячивание (полкапли) одной частицы располагаетея близко к геометрическому центру другой, где заряда почти нет, то их кулоновское взаимодействие заметно меньше, чем если бы обе частицы были заряженными шариками с трёхмерной симметрией расположения заряда.

На мой взгляд – это крайне важный физичесий фактор,  УМЕНЬШАЮЩИЙ ЛЮБОЕ электростатическое взаимодействие частиц (как притяжение, так и отталкивание), если, конечно,  допустить такое – «удлинённо-капельное строение» электронов, позитронов и других заряженных частиц.

Возможно, что и при фронтальном сближении обеих частиц их вращение своеобразно «синхронизированно». Например, поскольку два «выпячивания» у электронов несут одинаковые заряды, то они, отталкиваясь, займут крестообразное положение . Вариант второй (В)!

Если бы электроны были просто заряженными шариками, то, конечно, такого эффекта просто не могло бы существовать, а, вот, с предложенным гипотетическим взглядом на  «удлинённо-капельную конструкцию» элементарных частиц, это вполне вероятно.

Позитроний существует в двух состояниях, парапозитроний, когда спины электрона и позитрона антипараллельны, и ортопозитроний, когда они параллельны.  Интересно, что «время жизни» обоих сильно различается. Парапозитроний аннигилирует через 1.25 десятимиллиардной секунды, а ортопозитроний «живёт» в тысячу раз дольше и аннигилирует через 1.4 десятимиллионной секунды! Вызвано это, скорей всего, различием в ориентации спинов. В парапозитронии электрон и позитрон притягиваются друг к другу за счёт электрических (кулоновских) сил и из-за магнитного взаимопритяжения. Вариант третий (В), вариант четвёртый (А), но здесь электрическое притяжение слабей, чем при фронтальном сближении электрона и позитрона, в соответствии с последним замечанием в абзаце описания Куперовских пар. 

В ортопозитронии действуют кулоновские силы притяжения, но и сильное магнитное отталкивание. Вариант четвёртый (В)
 
Faciant meliora potentes.

Если я ошибаюсь, пусть меня поправят старшие товарищи.

28 VIII 2025