众所周知,光子量子具有粒子性,然而两束光相遇,我们并不能观测到光子量子碰撞发生的散射现象,为什么呢?解析如下。
光量子是基本粒子,基本粒子是相互绕转的两个正、负元电荷,基本粒子遵循的规律是M^2R=Q=3.95×10^-85,其中,M是光子的质量、R是光量子的空间半径、Q是常数。以可见光为例,计算、论证光子量子之间的碰撞概率几乎是零。
可见光的波长约为10^-6m,现在以可见光量子为例论证,为了方便论证,假设光量子的体积是正方体,则一个光量子的体积为10^-18m^3,1m^3空间能容纳可见光量子的数量为,10^18个。
两个光量子碰撞必须是元电荷之间的碰撞,才能观察到碰撞散射现象。现在科学家观察到的伽马射线暴一个光子量子的可达1.4拍电子伏的伽马光子(拍=千万亿),这些发现于2021年5月17日发表在《Nature》(《自然》)杂志上。1.4拍电子伏的伽马光子换成焦耳,E=1.4×10^15×1.6×10^-19=2.24×10^-4J。根据爱因斯坦质能方程E=mc^2,m=E/c^2=2.24×10^-4/(3×10^8)^2=2.5×10^-21kg。代入基本粒子遵循的精细常数Q=M^2R=6.63×10^-34×5.86×10^-52=3.95×10^-85,R=3.95×10^-85/(2.5×10^-21)^2=6.32×10^-44m,R是两个相互绕转元电荷的半径,元电荷的半径一定小于它的绕转半径,所以元电荷的半径一定不大于6.32×10^-44m。为例方便计算,我仍然认为元电荷是正方体,那么一个元电荷的体积一定不大于(6.32×10^-44m)^3=2.52×10^-130m^3。
假设两束可见光相交的体积为1m^3,因为一个可见光量子由两个元电荷组成,所以一个可见光量子的实际体积不大于2.52×10^-130m^3×2×10^18=5.04×10^-112m^3。在等体积的通道,两个物体碰撞概率是100%,由此可以推出,可见光量子碰撞的概率不大于5.04×10^-112m^3/1m^3=5.04×10^-112=,5.04×10^-114×100%,所以可见光量子的碰撞概率几乎为零。
我在《光量子波长和光量子半径之比的函数关系》一文中论述到,δ=λ/
R=HM/Q——(1),其中,H=2.21×10^-42。即光量子的波长和光量子的半径的比值是一个正比例函数,并且是增函数——和光量子的质量成正比。也就是说,光量子的波长和光量子的半径成正比,从这一理论我们可以,光量子的波长越短,光量子的绕转半径也越短,两个光量子也容易发生碰撞,即便是伽马射线暴的光量子,碰撞概率也是非常小的。
结论:在物质的外部空间光子量子之间的碰撞概率几乎是零。