Ψ o on vinosti ylös oikealle lähtevän

Transkriptio

1 MITEN VETYATOMI VOI TOIMIA SÄHKÖKONEENA PAINOVOIMAN AVULLA OSMO HASSI PYYNIKIN ROTARYKLUBISSA Einsteinin mukaan, elektronin liikemassan suhteellinen kasvunopeus saadaan yhtälöstä me/meo = c/(c2 v2)0,5, missä me on painovoimakentässä putoavan elektronin liikemassa, meo sen lepomassa ja v elektronin kehänopeuden hetkellisarvo. Kun v = c/ 2, kasvuyhtälö sievenee muotoon me/meo = ± 2. Tässä kriittisessä tilanteessa vetyatomin ytimen ympäri pyörivän elektronin sähkövaraus ja liikemassa ovat ± 2 kertaisia lepoarvoihin verrattuna, minkä takia elektronin on pakko haljeta massapotentiaalin kasvun takia kahteen yhtä suureen osaan, jotka rupeavat hylkimään toisiaan vaakasuorassa suunnassa, sillä halkeamishetkellä syntyy kuvan 1 mukaisesti kaksi vinoa sähkövarausta, jotka saavat yhteensä neljä komponenttia, joiden jokaisen itseisarvo on. Halkeamisen syynä on elektronin massapotentiaalin raja-arvon ylittyminen pyörimisakselin suunnassa. Ψ v on vinosti ylös vasemmalle lähtevän fotonin sähkövuon osoitin c on valon nopeuden suunta Ψ v a g 2 n v h U n v φ E v vv P n v P o E o 2 h n hv hv ho n ho + I hv =n hv * hv I ho =n ho * ho φ n o Ψ o on vinosti ylös oikealle lähtevän fotonin sähkövuon osoitin c on valon nopeuden suunta n o Ψ o U on elektronin jännitehyppy Kuva 1. Elektronin tilan kuvausta, kun suuntakulma φ on!/4 eli 45o Kuvattu nelijako on painovoimakentässä putoavaa elektronia luonnehtivien osittaisdifferentiaaliyhtälöiden eräs hyväksyttävissä oleva luonnollinen ratkaisu. Kuvassa 1 näkyy kaksi 2-kertaiseksi kasvanutta vinoa sähkövarausta, 2. Kummallakin on yhtä suuri pystykomponentti eli vertikaalikomponentti, sillä vv = vo. Myös vaakasuorat komponentit eli horisontaalikomponentit hv ja ho ovat yhtä suuria, mutta niiden suunnat ovat vastatakkaiset. Tästä syystä putoava vetyatomi pystyy synnyttämään kaksi vinosti ylöspäin nousevaa fotonia, kun se putoaa painovoimakentässä. Mutta elektronin täytyy ensin haljeta kahteen yhtä suureen osaan ja saada kaksi vaakasuoraa komponenttia, jotka rupeavat pyörimään vastakkaisiin suuntiin vaakauorilla akseleilla. Nelijaon jälkeen putoavan vetyatomin rooli muuttuu täysin. Sen liikemassa ei voi kasvaa rajattomasti, vaan vetyatomista tulee aktiivinen hiukkanen, joka voi halkeavan elektronin avulla kasvattaa massaa ja elektronin sähkövarausta, sillä vetyatomin vaakasuorille osille ilmestyy kaksi rengasmaista sähkövirtaa Ihv = nhv*hv ja Iho = nho*ho, jotka hylkivät toisiaan magneettisten voimien avulla pyörimällä vastakkaisiin suuntiin vaakasuorien akseliensa ympäri. Nämä komponentit Ihv ja Iho voivat kasvattaa painovoimakentässä putoavan elektronin massaa ja sähkövarausta. Pystysuorat komponentit vv ja vo siirtävät energiaa ylöspäin eli painoiman suuntaa vastaan eli jännitehypyn U suuntaan. 1 vo

2 Elektronin liikemassa ei voi kasvaa rajattomasti Jos suuntakulma φ saavuttaa arvon π/2 eli 90 o astetta, vetyatomi ei pysty lähettämään mitään säteilyä ylöspäin eli painovoiman suuntaa vastaan, vaan ajaudutaan magneettisten voimien avulla kuvassa 2 esitettyyn tilanteeseen. a g n Ψ hv hv m φ φ 0 m 0 Ψ ho + n hv E hv P hv P ho ho E ho n ho Kuva 2. Kaksinkertaiseksi kasvanut elektroni säteilee vain vaakasuoraan Jos vetyatomin mukana putoavan elektronin sähkövarauksen pyörimistaajuus yhä vain kasvattaa elekronin massaa, täytyy elektronin lopulta haljeta kahteen yhtä suureen osaan painovoimalle poikittaisessa suunnassa, jolloin syntyy kaksi virtarengasta hv*nhv ja ho*nho, jotka pyörivät vastakkaisiin suuntiin ja hylkivät toisiaan atomin vaakasuoralla akselilla. Samalla hetkellä vetyatomista tulee hiukkanen, joka voi lähettää massapotentiaalin kasvun takia säteilyä tai pyöriviä massahiukkasia akseliaan pitkin vasemmalle ja oikealle. Tässäkin tapauksessa se johtuu siitä, että vastakkaisiin suuntiin kulkevien sähkövirtojen välillä vaikuttaa aina magneettinen poistovoima. Elektronin halkeamisen jälkeen myös protoni voi haljeta v v Elektroni F v n Protoni Q/2 + Q/2 n pro Elektroni F o n v g a g Kuva 3. Protonin halkeamista ennakoiva tilanne Kuvassa 3 kahden, samaan suuntaan kulkevan rinnakkaisen sähkövirran IQ/2 =(Q/2)*n pro välinen vetovoima muuttuu kahden vastakkaiseen suuntaan kulkevan rengasmaisen sähkövirran väliseksi poistovoimaksi, jos protonin pyörimisnopeus n pro kasvaa niin suureksi, että massapotentiaalin raja-arvo ylittyy, minkä takia myös protonin täytyy haljeta sähkömagneettisten voimien vaikutuksesta kahteen osaan painovoimakentälle poikittaisessa suunnassa. 2

3 Dimensiot auttavat ymmärtämään painovoiman ja valon yhteistyötä Planckin laki E =h f = h n ilmoittaa fotonin energian suoraan Wattisekunteina tai Newtonmetreinä. Einstein kaavan E = m c 2 dimensio [E]=kg m2/s2 voidaan saada samaan muotoon, sillä kg m2/s2=(kg*m/s2)*m = N*m = Ws. Kun valon nopeuden c ja Planckin vakion h lisäksi otetaan mukaan myös painovoimavakion eli gravitaatiovakion dimensio [G ] = m3/(kg*s2), löydetään dimensiotarkastelun avulla seuraava taulukko, joka kuvaa mekaniikan, sähkötekniikan ja painovoiman yhteistyöhön liittyviä suhdelukuja. Taulukko 1. VALOON JA PAINOVOIMAAN LIITTYVIÄ SUHDELUKUJA Liittovakio c / G = 4,49248* kg s/m 2 Massapotentiaalin raja-arvo c 2 /G =1,34681* kg/m = (dm /dr ) lim = V lim Massahävikin raja-arvo c 3 /G = 4,03764 * kg/s = (dm /dt) lim = m u *H Painovoiman raja-arvo c 4 /G = 1,21045 * N = F lim Painovoiman rajateho c 5 /G = 3,62885* W =m u *H*c 2 =h*f2 lim =P lim Fotonin energia E = m *c 2 = h*n = Ψ *Φ *f, Fotonin rajateho P = m *c 2 *f = h*n 2 = Ψ*f *Φ *f c 5 */G Fotonin kiihdytysvoimavara F = Ψ *f *Φ*f/c c 4 /G Fotonin kiihdytysvara a f = f *c = f *n = c 2 /λ a g, Painovoiman kiihtyvyys a g = G *m 1 /r 2 c 2 /r a f = f *c = c 2 /λ Värähtelyn rajataajuus f lim [c 5 /(G *h )]0,5 7,40035*1042 Hz Hubblen vakion pienin arvo H min [G *h/c5]0,5 1,35129*10 43 Hz Taajuuksien symmetria H min *f lim = (1*Hz) 2, eli keskiverron neliö. Universumin massan arvo m u c 3 /(G *H ) 2,98799*1078 kg Mininovan massan arvo m mino = (h*c /G)0,5 5, *10 8 kg 54,56 µg Mininovan energia E mino = c 2 *m mino ± Ws ±1,362 MWh Mininovan räjähdystaajuus f mino = c 2 *m mino /h 7,40035*1042 Hz = f lim Suure Ψ on fotonin sähkövuo, Φ sen magneettivuo, λ sen aallonpituus, m sen näennäismassa, n näennäismassan pyörimistaajuus, f lukuarvoltaan edellistä vastaava värähtelytaajuus. Suure m 1 on pyöreän taivaankappaleen massa ja r sen säde. Valon nopeus tyhjiössä c = m/s, Planckin vakio h = Ψ *Φ = 6, *10 34 V A s2 = 6, *10 34 kg m 2/s Gravitaatiovakio G = 6,67321*10 11 m 3/(kg s2). Massapotentiaalin raja-arvo yhdistää valon, massan ja painovoiman Suhdeluku V lim = c 2 /G kuvaa ajasta riippumatonta luonnonlakia, jonka avulla valon nopeuden neliölle löytyy yhtälöjono: c 2 =1/(ε 0 *µ 0 ) = G *V lim, missä ε 0 on tyhjiön permittiviteetti ja µ 0 tyhjiön permeabiliteetti. James Clerk Maxwell antoi ensimmäisen selityksen valon nopeuden neliölle jo vuonna Valon nopeudelle voidaan löytää monia eri asioita yhdistävä yhtälöjono: c = ±(1/ε 0 *µ 0 )1/2 = ±[G *( m /r ) lim]1/2 ± m/s. Tämä yhtälöjono osoittaa, että fotonit lähtevät kuljettamaan säteilyä kahteen vastakkaiseen suuntaan, kun niitä synnyttävä energiapaketti räjähtää. Taulukko 1 on kokoelma muutamista tähän artikkeliin tarvittavista tuloksista. 3

4 PAINOVOIMA EI PYSTY RIKKOMAAN ELEKTRONIA EIKÄ PROTONIA Massahävikin raja-arvo saadaan yhtälöstä c 3 /G = 4,03764 * kg/s. Tämän mukaan on mahdollista, että avaruudessa on hiukkasia, jotka räjähtävät pudotessaan painovoimakentässä ja toteuttavat yhtälön f mex *m mex = c 3 /G tätä vastaavan värähtelytaajuus tai pyörimistaajuus on f mex = n mex = c 3 /(G*m mex ). Jos näitä hävikkikaavoja sovelletaan elektroniin ja protoniin, saadaan elektronin räjähtämistaajuudeksi: fexe= c3/(g*me) 4,43*10+65 Hz ja protonin räjähtämistaajuudeksi: fexp = c3/(gmp) 9,11*10+62 Hz. Molemmat taajuudet ovat hyvin paljon suurempia kuin painovoiman tuottaman fotonin värähtelytaajuuden raja-arvo: f lim [c 5 /(G*h )]0,5 7,40035*10+42 Hz. Painovovoima ei ilmeisesti pysty pilkkomaan massan kasvun lähtökohtaa eli elektronin sähkövarausta eli alkeisvarausta vielä pienemmiksi hiukkasiksi. Mutta elektronin ja protonin massoja ja sähkövarauksia kasvattamalla ja niitä halkomalla painovoima voi tuottaa uutta massaa ja erilaista säteilyä. MININOVA Fotonin liikemassa saadaan yhtälöstä m fo =h*f fo /c 2. Tämä liikemassa voi räjähtää taajuudella f fo = m fo *c 2 /h. Jos f fo = f mex =c 3 /(G*m mex ), löydetään yhtälö: m fo *c 2 /h = c 3 /(G*m mex ), mistä seuraa m fo *m mex = c*h/g. Tämä tulo voidaan käsittää kahden räjähtämiskelpoisen pienhiukkasen massan tuloksi, ja tulon neliöjuuri käsittää sellaisen pienhiukkasen massaksi, joka todennäköisesti voi painovoimakentässä pudotessaan räjähtää massan kasvun takia. Näin löytyy tulos: m mino = (c*h/g)0,5 ± 5, *10 8 kg ± 54,56 µg. Tämän putoavan ja räjähtävän pienhiukkasen nimeksi sopinee Mininova. Mininovan energia on E mino = m mino *c2 ± Ws 1,362 MWh. Vastaavasti mininovan räjähdystaajuus on f mino = E mino /h 7,40035*10+42 Hz. Edellisestä seuraa, että räjähtävä mininova voi tuottaa massahiukkasista fotoneja tai vaihtoehtoisesti pimeästä massasta myös vetyä, eli tähtien polttoainetta, sillä f lim [c 5 /(G*h )]0,5 7, Hz, joka on suurin värähtelytaajuus tai pyörimistaajuus, minkä painovoima pystyy synnyttämään. Voiko mininova olla räjähtävä pallosalama, joka pystyy muuttamaan pimeää massaa säteilyksi ja vetyatomeiksi? Todennäköisesti se on mahdollista. SUPERNOVA Kaukana universumin laitamilla on kirkkaita tähtiä eli valkoisia kääpiöitä, jotka voivat räjähtää havaintojen mukaan supernoviksi. Räjähtävät supernovat voivat tuottaa säteilyn lisäksi kaikkia luonnosta löytyviä alkuaineita. Mininovan löytyminen johtaa siis hyvin kuumille jäljille, sillä mininova toimii samalla työkentällä supernovien kanssa tuottamalla vetyä kaikkien tähtien peruspolttoaineeksi siitä pimeästä massasta, mitä syntyy, kun supernovien tuottamat atomit jäähtyvät ja katoavat universumin ulkoreunalla vallitseviin hyvin kylmiin ja pimeisiin olosuhteisiin ja ikäänkuin pimeinä hippuina tippuvat Hubblen vakion määräämässä hyvin hitaassa tahdissa universumin sisäosiin mininovien raaka-aineeksi. 4

5 Mininovat pystyvät pitämään universumin hallitussa tasapainotilassa Universumin hyvin kylmä ulkoreuna voi siis muodostaa suljetun pinnan, jonka sisäpuolelta putoavista pimeistä hipuista voi syntyä vetyatomeja ja niistä uusia tähtiä ja säteilyä. Mininovat pystyvät tuottamaan sekä vetyatomeja että säteilyä. Ne ilmeisesti voivat pitää universumin hallitussa tasapainotilassa. Vetyatomi voinee haljeta kahdeksi vetyatomiksi heti, kun kuvan 3 keskellä olevan protonin lepomassa ja sähkövaraus ovat kasvaneet kaksinkertaisiksi. Kosmisessa taustasäteilyssä on noin % miltei valon nopeudella liikkuvia protoneja, Suuri luonnontieto kertoi sivullaan 1158 jo vuonna 1968 tästä havainnosta, mutta ei kertonut sille mitään varsinaista perussyytä. HUBBLEN VAKIO JA UNIVERSUMIN SYMMETRINEN KUVA Jos universumi on värähtelytaajuuden suhteen symmetrinen, Hubblen vakio saa arvon: H min =(1Hz)2/7,40035*1042 Hz 1,35129*10 43 Hz, missä suure (1Hz)2 kuvaa suurimman ja pienimmän taajuuden tuloa, eli (1Hz)2 = f lim *H min. Hubblen vakion värähtelytaajuus: 1,35129*10 43 Hz, on käsittämättömän pieni luku. Hubblen vakion suuri käänteisarvo : 7,40035*1042 s 2,34499*10+35 vuotta kuitenkin antanee jonkin mielikuvan universumin toimintamallista. Taulukko 2. AURINKOON JA MININOVAAN PERUSTUVAA VERTAILUA Auringon massa on noin 1,991*10+30 kg Universumin massa = m u c 3 /(G *H ) 2,98799*1078 kg Mininovan massa = m mino = (c*h/g)0,5 5,45601*10 8 kg Kahden edellisen massan tulo = m u *m mino 1,63025*10+71 kg*kg Universumin mediaanimassa m umed = (m u *m mino )0,5 4,03764*10+35 kg Mediaanimassoja on unversumissa m u /m umed 7,40035*10+42 kpl Universumin mediaanimassan energia = m umed *c2 3,62885*10+52 Ws Edellisen 1s purkausteho = c 5 /G 3,62885*10+52 W Universumissa on mininovia = m u /m mino 5,47652*10+85 kpl Mininovan suurin räjähdystaajuus=m mino * c2/h 7,40035*10+42 Hz Mininovan suurin räjähdysteho = h* f2 mino = c 5 /G 3,62885*10+52 W Mininovan energia E mino = h*f lim = m mino *c2 ± Ws Mininovan energian 1 s purkausteho ±4, GW UNIVERSUMIN TASAPAINOTILAN TARKASTELUA Lienee mahdollista, että universumin, 4,03764*10+35kg, mediaanimassasta voi kehittyä ensin valkoinen kääpiö ja siitä räjähtävä supernova, joka voi kadotessaan tuottaa universumin ulkoreunalle pimeää massaa universumin rakennusaineeksi. Kun määritetään se nopeus, millä supernovat näyttävät katoavan näköpiiristämme pimeyteen eli havaintoalueemme ulkopuolelle, saadaan tietoa universumin näennäisestä laajenemisnopeudesta. Hubblen vakion käänteisarvo on tunnettujen luonnonvakioiden avulla laskettuna noin, 2,34499*10+35 vuotta. Näin suureen aikaväliin sijoittuvan massan kasvun ja kulutuksen tasapainotilan tarkkaa ajankohtaa on tosi vaikea määrittää Maassa olevilla mittauslaitteilla. 5

6 MITTAUSTEN MUKAAN UNIVERSUMI NÄYTTÄÄ YHÄ LAAJENEVAN Fysiikan Nobel-palkinto annettiin joulukuussa 2011 kolmelle tutkijalle: Saul Perlmutter, Adam Riess ja Brian Schmidt. Heidän tutkimustulostensa perusteella universumi näyttää laajenevan kiihtyvällä nopeudella. Vetyä voi syntyä riittävästi, kun mininova syntyy ja heti räjähtää Ukkospilvestä maahan iskevän salaman virta voi olla A. Jos jännite pysyy 1 s ajan arvossa ,8828 V, salaman tuottama energia on 10 numeron tarkkuudella Ws. Se riittää 10 numeron tarkkuudella mininovan Ws suuruisen energian synnyttämiseen. Kun mininovan, 5,45601*10 8kg, massa jaetaan vetyatomin massalla löytyy suhdeluku, m mino /m va =5,45601*10 8kg/1,67352*10 27kg 3,26019*10+19kpl, joka osoittaa mininovan räjähdyksessä syntyvien vetyatomien maksimimäärän. Melko tavallisen salaman aiheuttama mininovan syntymäräjähdystä vastaava energia voi siis ilmeisesti muuttaa pimeää massaa elektroneiksi ja protoneiksi, sillä: f mino = c 2 *m mino /h = [c 5 /(G*h )]0,5 7,40035*1042 Hz f lim. Tämä energia pyrkii lämmittämään ja laajentamaan universumia. Salamoilla ja mininovilla näyttää olevan kyky huolehtia siitä, että universumissa vetyä voi syntyä ja kulua luonnonlakien määräämissä rajoissa. Jos universumin ulkoreuna on liian lämmin, alas putoava pimeä sade heikkenee ja loppuu, kun pimeää massaa alkaa kerääntyä universumin kylmän ulkoreunan alle. Kun pimeää massaa on liian paljon, painovoima voittaa universumia laajentavan sähkömagneettisen voiman ja universumi alkaa supistua, jolloin pimeä sade voi alkaa uudelleen. Voi syntyä uusi mininovien tuottama vetyvirta. Universumin supistuminen pysähtyy ja muuttuu laajenemiseksi kohti entistä tasapainotilaa. Yhtälöjono P lim=c 5 /G 3,62885* W m u *H *c 2 =h*f2 lim kuvaa painovoiman rajatehoa. Massojen suhde m u /m mino =5,47652*10+85 kpl ilmaisee universumissa olevien mininovien lukumäärän. Universumin tasapainotilassa yhden mininovan osalle tuleva teho voi olla 3,62885* W/5,47652* , *10 34 W = h *1Hz*1Hz, missä h =Ψ *Φ 6, *10 34 W*s*s on Planckin vakio, ja 1Hz = (H min *f lim )0,5 =1/s on ääritaajuuksien H min ja f lim keskivertotaajuus, jonka dimensio [1Hz] =1/s. Planckin vakiolle, h = Ψ *Φ 6, *10 34 W*s*s, löytyy siis selitys myös mininovan massan m mino = (c*h/g)0,5 ±5,45601*10 8 kg, painovoiman rajatehon c 5 /G 3,62885* W, valon nopeuden c ± m/s ja gravitaatiovakion G 6,67321*10 11 m 3/(kg s2) avulla. Suoritettu tarkastelu osoittaa myös sen, että universumin laajeneminen on mahdollista. Tämä tukee edellä mainittuja Nobel-palkittuja tutkimustuloksia. 6

7 ELEKTRONI HALKEAA ENSIN Vetyatomin pudotessa painovoimakentässä, sen nopeus kasvaa. Samalla vetyatomin osien: elektronin ja protonin pyörimisnopeudet sekä niiden liikemassat kasvavat painovoimakentästä otetun energian avulla. Protonin massa on noin 1836 kertainen elektronin massaan verrattuna, minkä takia on luonnollista, että elektroni reagoi muutosta aiheuttavaan painovoimaan ja sähkömagneettisiin voimiin protonia nopeammin. On luonnollista, että nopeammin kasvava elektroni halkeaa ensin. Kun elektronin liikemassa ja sähkövaraus ovat kasvaneet kaksinkertaisiksi, lepoarvoihin verrattuna, ne halkeavat ja muodostavat elektronin kiertoradan akselille kaksi vastakkaisiin suuntiin pyörivää virtarengasta, jotka rupeavat heti hylkimään toisiaan, kuten kuvista 1 ja 2 näkyy. Jos elektroneja syntyy liikaa universumi pyrkii tietenkin laajenemaan, mutta samalla universumin sisälle syntyy ukkospilviä ja sähkökenttiä. MUUTAMIA LOPPUSANOJA Painovoimakentässä putoava vetyatomi jakaantuu elektronin aloitteesta. Kun kaksinkertaiseksi kasvanut elektroni on jakaantunut, sitä voi seurata protonin kasvu ja jakaantuminen eli massan kasvu. Tämäkin kasvu onnistuu painovoimakentästä otetetun energian avulla. Koko vetyatomin jakaantuminen voi tapahtua monilla erilaisilla tavoilla. Olosuhteet saattavat johtaa siihenkin, että putoavasta vetyatomista tulee jopa gammasäteilyn lähde, eli osa kvasaaria. Mikähän rooli elektronilla on Maassa havaittavaan elämään ja kasvuun liittyvissä ilmiöissä, jotka nekin vaativat valoa ja atomeja rakennusaineeksi? Mistähän johtuu, että keväisin alkaa jo varhain raju massan kasvun kausi? Voisiko senkin syynä olla pienistä pienimmän hiukkasen eli elektronin massan kasvukyky ja luonnonvoimien salaperäinen yhteistyökyky saada kasvanut massa jatkamaan kasvuaan luonnonlakien ohjaamalla tavalla? Voisiko elektronia auttavina ärsykkeinä olla joku sähkömagneettisen kentän muutos ja mahdollisesti myös joku sopiva painovoimakentän muutos tai Maahan tulevan kosmisen säteilyn muutos? Luonnonvakioiden perusteella painovoimakentässä putoavan mininovan energia on: E mino = ± c2*(h*c/g)0,5 ± Ws ± 1,362 MWh. Se on suurempi kuin koivuhalkomotin polttoarvo, joka on noin 1 MWh. E mino on myös luonnonvakio. Voidaanko se löytää kokeiden avulla? Voi tapahtua paha onnettomuus, jos mininova pääsee mahdollisissa etsintäkokeissa vahingossa räjähtämään. Tuntevatko kosmologit tämän vaaran? Vetyatomien syntyyn perustuvan universumin tasapainotilan idean esitti Fred Hoyle vuonna 1950 kirjassa THE NATURE OF THE UNIVERSE. Fred Hoyle ei osannut selittää vetyatomien syntyprosessia, minkä takia Jatkuvan luomisen teoria hylättiin. Edellä esitetty Jatkuvan kierrätyksen teorian jää nyt avoimesti arvosteltavaksi siinä toivossa, että sitä osattaisiin vielä selventää. Aiheesta enemmän [1] [2] Hassi.O. : Vetyatomi sähkökoneena, Sähkö & Tele ss