我估算的以太粒子的静质量:大约=10^(-37) kg
道理很简单,由声速的计算公式和实际实验数据可看出一个规律: 声速随声介质粒子的质量减小而上升, 按照这种规律的推算结果是: 要使以太粒子传播机械振动的速度等于光速的话, 那么以太粒子的静质量应该大约是:m= 10^(-37) kg,
分析和实测数据如下: 小振幅声波的传播速度可以准确地写作: v=sqrt[(RT/M)(f+gR/hC)]
其中的参数f、g、h与压强p对温度T的偏导相关, M是分子量(等于摩尔质量), 对理想气体,PV=nRT,于是: v=sqrt(RTγ/M)=sqrt(γP/ρ)
γ-- 比热比, ρ-- 气体密度=nM/V, M-- 分子量,
从公式可知,小分子量M和低密度ρ气体的声速都比较高, 比如在T=0摄氏度下的不同分子量气体中的声速为: 氢气H2:--------1284(m/s)----分子量=2, 氦He:-----------965(m/s)---原子量=4, 水蒸气H2O:------494(m/s)---分子量=18, 氖Ne:-----------435(m/s)---分子量=20, 一氧化碳CO:-----338(m/s)---分子量=28, 二氧化碳CO2:----259(m/s)---分子量=44, 二硫化碳CS2:----189(m/s)---分子量=76,
以上参见:马大猷《声学手册》(超星下载)
可以看出:氢气的分子量是二流化碳的1/38, 所以其声速就接近二流化碳声速的sqrt(38)倍, 因为在等温条件下有: v/u=sqrt(Mu/Mv)
那么以太的“粒子量”应该是氢分子的1/10^(10), 才能满足光速与氢气声速之比为:c/v=10^8/10^3= sqrt(10^10)倍, 而氢分子的绝对值量=3.345×10-27 (kg), 所以以太粒子的绝对质量大约应=10^(-37) kg,
现在除了中微子的静质量还不知道以外, 最轻的就是电子了=10^(-30) kg, 可是怎样测量“电子气”中的声速呢? (比如所谓的“简并自由电子气”) 可以算出 :“电子气”中的声速大约是氢气中的100倍, 即:v=120000(m/s), 要想得到“中微子气”恐怕还作不到, 不过今后会有办法的,这样就可以寻找其中的规律了?
几条有关电子气的搜索: ========= 物理擂台: ... 图中容器内有一个金属小桶, 小桶表面带有大量电荷由于温度升高, 大量电子脱离小桶表面,容器壁不吸附电子, 只与电子存在弹性碰闯,容器内的电子气满足热力学分布。 求这种分布。. ... http://bbscity.com/scitech/ty/posts/1446.html> (可惜该网页打不开)
========== 第十八讲 金属中自由电子气模型 http://cai.tongji.edu.cn/jiaoan_little/zhenghaoping/018.HTML> 第五章 固体电子论基础、
量子的电子气体模型: 金属中的阶电子组成电子气体(就象气体分子), 服从量子统计法的费密-狄喇克分布。
=========== 如1985年和1999年的二个诺贝尔物理奖—— 整数量子霍尔效应和分数量子霍尔效应均是 在强磁场下研究二维电子气时发现的。
转自《强磁场科学和技术》 香山科学会议第179次学术讨论会
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“物理擂台”中所说的电子气比较符合一般的想象, 据说金属中的自由电子会象一般气体那样无规则的运动(热燥声), 不过看来它们并没有参与金属中的声传播? “二维电子气”(金属表面:二维?)是现在的主要研究对象之一, “原子蒸汽”(原子气)也是现在研究的热门, 但还没有找到有关电子气中声速的文章,
固体中的声速一般为v=sqrt(E/ρ) (细长金属中的声速) 以下是各种金属中的声速,可以看出固体中的声速也与原子量强相关:
名称......分子量M.......声速v.......密度ρ......弹性模量E
铍(Be)-----9----------12890m/s-----1.87----------308 铝(Al)-----27-----------6420--------2.7------------70 钛(Ti)-----48-----------6070--------4.5-----------110 铁(Fe)-----56-----------5960--------7.9-----------195 镍(Ni)-----59----------[6040]-------8.9-----------205 铜(Cu)-----64-----------5010--------8.9-----------124 锌(Zn)-----65-----------4210--------7.1------------97 银(Ag)----107-----------3650-------10.5------------76 锡(Sn)----119-----------3320--------7.3------------47 钨(W)-----184----------[5410]------19.3-----------360 铂(Pt)----195-----------3260-------21.5-----------168 金(Au)----197-----------3240-------19.3------------80 铅(Pb)----207-----------1960-------11.3------------16
只有镍和钨由于E较大有些不遵从递减规律, 不过镍的出入较小,只有钨差的多一些, 但还是可以看出:原子的轻重与其声速有很大的关系? 这与气体中的规律很相似, 单原子液体也遵从“质量声速递减”规律: 一些液体中的声速(f=44.4MHz) 液体.....原子量......v(m/s)......T(K) H2--------2----------1187----------17 N2-------28-----------962----------74 O2-------32-----------952----------87 Ar-------40-----------853----------85
多原子液体比较复杂,可能是由于溶液中的分子结合情况比较复杂? 比如NaCl溶液中是Na和Cl离子的存在形态, (有些有机溶剂中的声速甚至与分子量成很稳定的递增关系,有待解释?) 以上数据参见:马大猷《声学手册》(超星下载)
现在看来已知最快的声速就是铍中的声速了---13公里/秒, 氢原子的质量大约是铍的1/10, 高压下的金属氢中的声速或许能达到130公里/秒?
总之,测量某种“粒子气”或“单粒子固体”中的声速 可以估算该种粒子的质量? 现在测量中微子的质量是个难题, 或许以后可以用某种方法产生一定浓度的“中微子气”, 那么测量其中的声速,就可以比较准确的估算出它的质量了? 如果它的声速是1千公里/秒---1万公里/秒, 那就与光速(30万公里/秒)很接近了?那又说明什么呢? 其中的规律似乎很有意思?
------------------------ 另外,下面有一个关于“声子”的说明,似乎令人深感困惑? 声波与红外线有些难以区分了?
[美]J博克里斯《量子电化学》 , 第100页(超星下载) 3.2.1. 声子 固体中振子的运动可分解为两类运动,一类可称为声学的, 而另一类是光学的。在声学模式中,运动是水平的(或横向的) (见图3.2a)。在光学模式中,原子做往复运动(图3.2b)。 这种运动在所谓红外光谱区有一个频率,因而被称为光学的。
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