第18章【新たな水素原子模型】

 第16章〖電子に関する質量とエネルギーの等価性〗でも述べたように、運動する電子の進行方向の長さはγ倍で拡張し長くなる。                                                     

 ならばそこで、水素原子内で円運動を行う電子であるが、これはその接線方向へ直進運動を行うとともに、円軌道の中心に位置する陽子に向かって絶えず加速されているのであるから、常に中心に向かって加速されているところの電子は、その円運動が続く限りは無限にみるみると拡張していくものと考えてよいはずである。

 この電子の拡張は、下図のようにその進行方向であるところの円軌道に沿って拡張していくものと考えられ、右図のようにどこまでも棒状に拡張するというわけではないはずである。


 

 すると、当初正電荷としての単独の陽子に負電荷としての電子が捕らえられたとき、円軌道の進行方向に沿って拡張した電子は、やがて一つの輪につながることになり、そこには右図のようなリング状の電子が出現するものと考えることができる。そしてそのリング状電子は、それら全体として回転しながら、そのリング状の一つの輪そのものが更なる拡張を続けていくものと考えられるのである。


 水素原子内において円運動を行う電子がその円軌道に沿ってみるみると拡張し、一つの輪につながってリング状になっているというのであれば、そのリング状電子を包み込むように付随しているはずの回転拡張場についても、やはり円環状(トーラス状)に、一つの輪に結ばれているものと考えねばならない。 

 そして、一つの輪につながったリング状電子と円環状に展開する回転拡張場は、それら全体としての回転運動が続く限りは、どこまでも無限に続く拡張をなしていることになる。

ところがここで、前章〖陽子の構成粒子〗で述べたように、よりマクロからの視点における収縮場をもつ陽子の大きさは、あくまでも一定なはずである。ということは、中心に位置する陽子は一定不変でありながら、それを取り囲むリング状電子と円環状の回転拡張場はみるみると大きくなっていくのであるから、そのリング状電子は、中心に位置する陽子から徐々に離れていくということになる。  

すると、この場合のリング状電子と陽子の間に働く力は、時間経過とともにみるみると減衰していくことになり、このような非定常かつ不安定な原子模型にあっては、ごく短時間でバラバラに崩壊してしまうものと考えねばならない。※{引力としてのクーロン力F=kq²/²}

しかし、いずれにしても実際の水素原子はあくまでも有限にして一定であり安定である。ということは、本来はみるみると膨張しやがては崩壊してしまうはずの水素原子が、実際には一定なのであるから、そこには、その水素原子を定常で安定なものにしようとする、それなりの何らかの機能が働いているものと考えられるのである。

 すなわちこのリング状電子は、当初の円軌道に沿って拡張し一つの輪になって結ばれたときに、陽子が持つより強力な収縮場とは段階的に異なる、より緩やかな収縮場を新たに獲得しているものと考えられ、この場合の円環状の回転拡張場をまとったリング状電子は、その新たな収縮場の獲得によって一定の大きさに固定され、まったく安定した本来の水素原子を現出せしめているものと考えられるのである。

※{この場合のより緩やかな収縮場に関しては、後述の🔷を参照のこと。}


✧水素原子の具体的内部構造

 ところで、先述第15章で述べたように、本論における運動する電子のド・ブロイ波長λと回転拡張場の円周Ⓛは本質的に同一である。そうすると、かつてボーアによって提示された水素原子模型における、いわゆるボーア半径約52,9pm(ピコメートル=1012)と、円環状に展開する回転拡張場の半径はまったく等しいものと考えねばならない。

 なぜならば、ボーア半径とはこれに2πを乗じたものが、そのまま基底状態の電子におけるド・ブロイ波長に等しいからであり、基底状態におけるド・ブロイ波長λと円環状に展開する回転拡張場の円周Ⓛ(2π)が等しいのであれば、そのボーア半径rと上図右の回転拡張場の半径もまた、等しく同一であるということになる。

 ※{以後は、上記の円環状に展開する回転拡張場を略して〔円環状拡張場〕と称するものとする。

 そしてさらに、電子の円軌道(上図左)の半径とリング状電子の半径rもまた、同一の52,9pmなるボーア半径なのであるから、この場合の基底状態における円環状拡張場は、いわば穴のないドーナツのような形状になっていることになる。

 

.             ⦅ド・ブロイ波及び新たな水素原子模型図⦆

{下図n=1,2,3,におけるド・ブロイ波長λは図1に、ド・ブロイ波長λを円環状に展開する回転拡張場の

  円周き換えた場合の新たな水素原子模型は、図2及び図3に示される。} 

ド・ブロイ波及び新たな水素原子模型図
ド・ブロイ波及び新たな水素原子模型図

✧ ボーア磁子の起源

 基底状態における円環状拡張場が穴のないドーナツ状になっているということは、これは円電流が作り出す磁場の形態とまったく同様であるということができ、その磁気モーメントはいわゆるボーア磁子μに等しいものと考えられる。


 なぜならば、陽子の収縮場によって捉えられた電子が円運動を行い、これがリング状に一つの輪につながったときに、初めて、これに付随して現れた円環状拡張場が、上図のような下向きなら下向きといった方向性をもつ磁気モーメントを生成するのであって、この場合に、一個の粒子として回転(自転)する電子が、小さな磁石としてすでにボーア磁子(/2m)に等しいスピン磁気モーメントを持ち、しかもそのスピン角運動量が1/2であるなどということは、本論における具体的描像の水素原子模型にあっては、あらゆる意味においてあり得るはずがないものと断定されるからである。

🔷《本論における電子は、複数の光子によって構成されているのであるから、この電子が回転(自転)するときの速度、すなわち個々の光子が円軌道を伝播するときの速度はいかなる場合も光速度Cのはずである。ということは、たとえば大きさを持つ電子がスピンするとき、その表面の回転速度が光速度をこえてしまう・・・などということは、当初からあり得ないことになる。

 この場合に、光子の円運動が光速度Cでなされるのであれば、その円軌道の半径rɤは 

         rɤ=ℏ/meC

      ≒0,38616×1012m(pm) 

と表すことができる。

 ところがこの0,38616pmなる値は、今日知られている陽子半径(0,8414fm)の約460倍であり、質量は陽子の1836分の1であるにもかかわらず、その大きさについては電子の方が460倍も大きいというのは、従来の標準的な考え方ではあり得るはずのないことである。

 しかし本論においては、たとえば上図⦅ド・ブロイ波及び新たな水素原子模型図⦆におけるリング状電子の半径52,9pmは、陽子半径の約62900倍であり、光子の円軌道半径rɤの137倍である。 

※{より厳密には、52,9177pm÷0,386159pm≒137,036 (微細構造定数の逆数α-1と同一) となる。ちなみに、

   rɤを古典電子半径(2,81794×1015m)で割ると、0,386159pm÷2,81794fm≒137,036となり、やはりそこに

   微細構造定数αの逆数が現れる。} 

 そしてさらに、rɤに2πを乗ずると

      0,386159pm×6,28318(2π)≒2,42630pm

なる電子コンプトン波長が現れ、あるいはリング状電子の円周ℓ(より厳密には332,49pm)で割ると、

         0,386159÷332,49≒0,0011614 ~ (ℏ/meC)÷(h/meV)=α/2π=0,0011614

となり、そこに1ループにおける頂点補正の異常磁気モーメントが現れる。

 そうするとこれらのことから、本論において複数光子によって生成されるとする電子は、通常の巨視的物体とは異なり、いわば物質(質量を持つ電子)とエネルギー(複数光子)の、そのどちらとも言えない中間的存在であるものと考えられ、その大きさは必ずしも陽子より小さいとは限らず、仮にリング状電子の大きさがより大きなものであったとするならば、逆にその質量(または相対論的質量エネルギー)は、密度的により小さな値を持つべきものとして解釈される。

  したがって、このリング状電子が持つ収縮場に関しても、その力の強さはリング状電子の大きさとは逆比例する関係にあるものと考えられ、すなわちより大きなリング状電子ほど、その収縮場の強さはより小さく、かつより緩やかであるはずといえる。

 そしてさらに付け加えるならば、リング状電子の大きさは円環状拡張場が作り出す磁気モーメントの強さに比例し、すなわちリング状電子がより大きいほど、その磁気モーメントの強さもまた、より大きいということになる。》

 

✧円環状拡張場のエネルギー

 水素原子の基底状態(n=1)における電子エネルギーEは、ボーア理論によって

        π/h

           ≒2,18×10-18 (13,6eV)

と求められるのであるが、このエネルギー(イオン化エネルギー)は、電子が秒速2187,7km(ボーア速度)で直進運動したときの回転拡張場が持つエネルギー(ℏωγ)と同一である。

    γ=1/√[1(/)]   ※{v=2187,7km/s v/0,007297α 

          =1,0000265731         

   ωγ=E[1(/γ)]×γ

          (8,2×1014)×0,0000265724×1,0000265731    

        ≒2,18×10-18

              ωγ=E[1(/γ)]×γ

                         =2π/h

 これは、リング状電子が回転するときの速度が2187,7km/s(α)であるものと考えて、このときの円環状拡張場の持つエネルギーが、そのままボーア理論における基底状態の電子エネルギーEに等しいのだ、と解釈することができる。

この場合に、回転拡張場は両端のある円筒形ではなく、円環状に一つの輪につながっているのであるから、これはもはや円形に閉じた定常な波動状態(第10章〖電子の内部構造〗で述べた複数光子による円形定在波とはその規模や形態が全く異なる。)になっているものと考えられ、そのエネルギーは定常であるがゆえに一定であって、これが変化するなどということはあり得ないのである。

 したがって、たとえば「一個の粒子としての軌道電子がそのエネルギーを失って、渦巻状に原子核へと落ち込む・・・」等々といったことも、この具体的描像においては一切あり得るはずがなく、存在確率において導入されるという量子論特有の電子雲といった概念についても、本論においては一切不要にして無用であるといえる。