带电粒子高速运动轨道能量异常试验意味着什么-国家科技图书.DOC

季灏带电粒子高速运动能量和轨道异常的 —— 经典电磁理论需要引入运动电荷概念洛伦茲力公式需要修正 梅 晓 春 （福州原创物理研究所） 内容摘要 季灏完成的三个带电粒子高速运动能量和轨道异常实验表明，带电粒子运动速度接近光速时，能量和运动轨迹偏离狭义相对论预言。本文对其中的两个实验进行分析，指出该组实验意带电粒子运动速度接近光速时，电荷明显偏离现有理论认为的常数值在不违背质速关系的下，较好地解释季灏实验。季灏这组实验涉及物理学最基本核心问题，如果能够证实这类异常现象的存在，对物理学基础理论和高能物理学实验的影响将是震撼性的。建议国家有关科研机构予以重视，组织力量进行重复性实验。 关键词 狭义相对论，质能关系，洛伦兹力，电荷守恒，一．季灏实验的简介与评述 上海电磁波研究所季灏先生从2006年起连续在《中国工程科学》，《中国科技纵横》等杂志上发表了三篇论文，介绍了他完成的三个实验。这三个实验的结果是一致的，表明带电粒子运动速度接近光速时，出现能量和运动轨迹偏离狭义相对论预言的异常现象。由于涉及到狭义相对论的质量速度关系是否成立的问题，文章发表后在互联网上引起热烈的讨论。本文季灏实验指出该组实验意味带电粒子运动速度接近光速时，电荷将明显偏离现有理论认为的常数值。就可以不违背狭义相对论质速关系较好地解释季灏实验。鉴于季灏这组实验涉及物理学最基本核心问题，建议有关科研机构予以重视，组织力量进行重复。如果能够最终证实这类异常现象的存在，对理论和实验影响将是的。 季灏的三个实验分别是：1. 用量热法验证相对论质速关系；2.不同能量电子在均匀磁场中运动的实验；3.关于电子洛伦兹力和能量测量的实验。笔者根据已发表的文章，对这三个实验做简单介绍如下。1．用量热法验证相对论质速关系 用量热法验证质速关系的实验方法，是美国麻省理工学院的贝托齐在1964年提出，并在麻省理工学院物理系的核科学实验室实施的。该实验用直线加速器加速电子，然后测量电子的运动速度，以及电子撞击到铝盘产生的热量，证明相对论的质速关系成立。季灏对该实验进行分析，发现贝托齐当年用理论值为0.5MeV，1.0MeV，1.5MeV，4.5MeV，15MeV的五种能量的电子，并测量了它们的速度。但在实验报告中仅给出1.5MeV和4.5MeV两种电子能量的实际测量值，并没有给出15MeV电子能量的实际测量值。既然已经测量了15MeV电子的运动速度，为何不提供该电子实际能量测量值呢？季灏对此产生疑问，就对该实验进行改进并重新测量。 季灏的这个实验是在中国科学院上海应用物理研究所的加速器实验室中进行的。采用的也是直线加速器，产生能量为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子。每个束流产生的有效电子数为个，在束流引出线上电子轰击台柱体的铅靶，然后用热电偶自动测温仪测量在铅台柱体上产生的温度并换算成热量，自动测温仪的误差为摄氏度。相对论质能公式，动能与速度关系分别为： （1） 按上式计算，能量1.6MeV的电子速度为0.970c，能量15MeV的电子速度为0.999c，因此实验中电子速度都接近光速。按相对论质能关系，此时电子速度改变一点对能量的影响非常大。若按牛顿力学的动能与速度关系，电子速度接近光速时有： （2） 电子速度小的改变对动能的影响是很小的。 季灏实验中铅柱体的质量是70克，按季灏文计算，温度每升高1度需要热量焦耳。实验结果是，对于能量理论值为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子，在铅靶上产生的温度分别为0.97，1.00，1.03，1.03，1.03，1.03度。季灏认为电子带有电场能，射到铅靶上后电子放电会产生热量，因此还应当扣除电子放电时对应的电场能产生的温度增加。将铅台体看成孤立的金属球，计算表明电场能引起的温度增加为0.89摄氏度。最后的测量结果是，对于能量理论值为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子束流，在铅靶上产生的温度分别为0.08，0.11，0.14，0.14，0.14，0.14度。 另外按相对论的能量公式（1）计算，对于能量理论值为1.6MeV，6MeV，8MeV，10MeV和15MeV的电子束流，对应的温度升高应当为0.67，2.52，3.36，4.20，5.03，6.29度。按牛顿力学公式（2）计算，实验中电子的速度都接近光速，能量大约为0.255MeV。每个束流在铅靶上产生的温度升高为0.11摄氏度。因此季灏认为实验结果与相对论的能量公式（1）式不一致，与牛顿力学的结果一致。对于理论能量为15M