Позитронно-электронная модель (ПЭМ): предлагает альтернативный взгляд на природу электрического тока, структуру атомного ядра и фундаментальные взаимодействия.
В отличие от Стандартной модели, в ПЭМ:
Электроны и протоны: считаются неподвижными внутри атомов и ядер.
Электрический ток:
Переносится: не движением частиц, а квантами электронного и позитронного полей.
Состоит из: позитронного (создается полями позитронов) и электронного (создается полями электронов).
Ядро атома имеет: структуру, обеспечивающую электрическую нейтральность без привлечения сильного взаимодействия.
Электрический ток — это поток квантов электронного и позитронного полей, проходящих через поперечное сечение проводника за единицу времени.
Эти кванты полей взаимодействуют между собой, формируя электрическое поле и обеспечивая перенос энергии и импульса.
При этом электроны и позитроны, входящие в состав протонов, нейтронов и электронных мюонов, считаются неподвижными.
В ПЭМ ядро состоит: из нейтронов во внутренней области и пар протон-электрон на поверхности. Электрон тесно взаимодействует с протоном и четырьмя мюонными мезонами, образуя связанное состояние, называемое «тяжёлый мюон». Мюонные мезоны формируют октапольное магнитное поле с определённой ориентацией полюсов (южный полюс к ядру, северный — к электрону).
В Стандартной модели ядро состоит: из протонов и нейтронов, которые сами построены из кварков, связанных сильным взаимодействием. Электрическая нейтральность достигается балансом протонов и электронов вне ядра, а удержание нуклонов внутри ядра обеспечивается сильным ядерным взаимодействием.
В ПЭМ электрическая нейтральность ядра: достигается компенсацией положительного заряда протонов отрицательно заряженными мюонными мезонами на поверхности, что позволяет отказаться от концепции сильного взаимодействия как механизма удержания протонов.
Электрон тесно связан с протоном и четырьмя мюонными мезонами, образуя связанное состояние — "тяжёлый мюон".
Мюонные мезоны формируют октапольное магнитное поле:
• Мюоны, обращённые к ядру, ориентированы «южным» полюсом.
• Мюоны, обращённые к электрону, ориентированы «северным» полюсом.
В рамках ПЭМ, передача электроэнергии не сводится к простому движению свободных электронов. В ПЭМ электроны и протоны считаются неподвижными, а перенос электрического тока осуществляется квантами электронного и позитронного полей, которые перемещаются по поверхности и внутри проводника, взаимодействуя с ядрами и друг с другом. Взаимодействие электронов с электромагнитным полем происходит внутри структуры атомных ядер . Электроны, входящие в структуру атомных ядер, служат средой, в которой распространяется электромагнитное поле. В ядрах тяжёлых элементов количество нейтронов превышает количество протонов, что стабилизирует ядро и создаёт условия для формирования электромагнитного поля. Энергию переносит именно электромагнитное поле, а не сами электроны. Электроны, в свою очередь, обеспечивают поддержку этого поля и возможность его распространения. Квантовая теория поля (КТП), в рамках которой происходит активная доработка представлений о передаче энергии, подчеркивает, что электромагнитное поле является первичным переносчиком энергии.
В Стандартной модели электрический ток в металлах обусловлен движением свободных электронов (электронного газа), которые перемещаются через кристаллическую решётку, сталкиваясь с ионами и другими электронами.
Таким образом, ПЭМ предлагает принципиально иной взгляд на внутреннюю структуру ядра и природу электрического тока, заменяя сильное взаимодействие и движение электронов в проводнике на взаимодействия квантовых полей и мюонных мезонов. Перенос электрического тока осуществляется квантами электронного и позитронного полей, а не движением самих электронов.
Это объясняет явление скин-эффекта — концентрацию тока в поверхностном слое проводника.
Распределение плотности тока в цилиндрическом проводнике в поперечном сечении. Для переменного тока плотность тока экспоненциально убывает от поверхности вглубь проводника. Толщина скин-слоя δ определяется как глубина от поверхности, на которой плотность тока уменьшается до 1/e (около 37 %) от значения на поверхности. Эта толщина зависит от частоты тока и электрических и магнитных свойств проводника
Внутри проводника: кванты полей проходят через кристаллическую решётку, их движение зависит от расстояния между ядрами и температуры.
На поверхности: концентрация квантов полей выше, что приводит к усиленному переносу энергии и импульса, объясняя скин-эффект.
Взаимодействие: квантов с ядрами и между собой обеспечивает устойчивость и направленность электрического тока.
Электрическая нейтральность: Компенсация зарядов мюонных мезонов и протонов Баланс протонов и электронов
Перемещение квантов полей и взаимодействие с ядрами
Кванты электронного и позитронного полей распространяются по проводнику, при этом их движение ограничено взаимодействиями с атомными ядрами и друг с другом. Эти взаимодействия создают условия, при которых плотность квантов полей и, соответственно, плотность электрического тока, становится максимальной вблизи поверхности проводника.
Возникновение поверхностного слоя с высокой плотностью тока
Внутри проводника взаимодействия и рассеяния квантов полей уменьшают их концентрацию и эффективность переноса энергии, что приводит к затуханию тока с увеличением глубины. На поверхности же условия позволяют квантам полей свободнее перемещаться, формируя тонкий слой с повышенной плотностью тока — скин-слой.
Аналогия с классическим электродинамическим объяснением
В классике скин-эффект возникает из-за индуктивных и вихревых токов, которые ограничивают проникновение переменного тока внутрь проводника. В ПЭМ подобный эффект возникает из-за пространственного распределения и взаимодействия квантов полей, приводящего к концентрации тока у поверхности.
Объяснение частотной зависимости
При увеличении частоты переменного тока квантам полей сложнее проникать внутрь проводника из-за более интенсивных взаимодействий и рассеяния, что усиливает скин-эффект — ток всё более концентрируется в поверхностном слое.
Отсутствие необходимости в движущихся свободных электронах
Поскольку перенос тока происходит через кванты полей, а не через движение электронов как частиц, скин-эффект в ПЭМ не требует свободных электронов, что согласуется с идеей неподвижности электронов, связанных с ядрами.