06 abril, 2013

Los momentos magnéticos del protón, el neutrón y el electrón



31 de marzo de 2013, Miles Mathis


Para empezar este artículo, observaremos con atención la definición de "momento magnético. Muchos, o la mayoría de la gente, descubren el magnetismo—si es que lo hacen—como ecuaciones de campo electromagnético (E/M). El magnetismo es por lo tanto sólo una parte de las ecuaciones de campos de Maxwell u otras ecuaciones. Pero se ha comprendido desde hace tiempo que el magnetismo está conectado al momento angular. Wikipedia lo pone de este manera:

El momento magnético tiene una fuerte relación con el momento angular llamada el efecto giromagnético. Este efecto se expresa a escala macroscópica en el efecto Einstein-de Haas, o "rotación por magnetización", y su inverso, el efecto Barnett, o "magnetización por rotación". En particular, cuando un momento magnético está sujeto a un par motor en un campo magnético que tiende a alinearlo con el campo magnético aplicado, el momento precesa (rota alrededor del eje del campo aplicado). Esto es una consecuencia del momento angular asociado con el momento magnético.

Le doy mucho la vara a Wikipedia, pero en este caso están en lo cierto. Sin embargo, señalaré que el mainstream nunca acabó lo que empezó con esta conexión al nivel cuántico. Dado que el magnetismo está conectado fundamentalmente con el momento angular, debería explicarse a nivel teórico como un producto de spins reales [giros]. ¿El giro de qué? El mainstream no puede decirlo, porque la interpretación de Copenhague les prohibió la búsqueda de características mecánicas reales en el nivel cuántico, hace tanto tiempo como en 1926. Bohr y Heisenberg les dijeron a todos que tenían que atenerse a las matemáticas, evitando cualquier visualización, diagramas, o mecánica de bolas de billar. Y todo el mundo obedeció. Feynman seguía siendo un estricto capataz para los Maestros hasta tan adelante como 1988, y los físicos que viven hoy todavía parecen temer su látigo dos décadas después de que pasara a segundo plano. 

También te invito a prestarle atención a esto:

Ver un dipolo magnético como una esfera cargada giratoria nos resalta la estrecha conexión entre el momento magnético y el momento angular. Tanto el momento magnético como el momento angular se incrementan con el ritmo de giro de la esfera. La proporción de ambos se llama la razón giromagnética, habitualmente denotada por el símbolo γ.

Recuerda, yo he definido el magnetismo en el nivel cuántico como un producto directo y real de los spins reales de fotones reales. Como estos fotones son pequeñas esferas, tenemos una concordancia. ¿Por qué el modelo estándar no lo hizo hace décadas? Porque están empantanados en sus sofisticadas matemáticas. No pueden darle al fotón un spin real, no sólo porque estarían haciendo que Bohr se levantara de su sepultura, sino porque entraría en conflicto con sus adoradas matemáticas gauge. Han creado un completo laberinto de matrices y gauges, y la razón y la lógica simplemente lo arruinaría todo. Dados los sistemas matemáticos actuales, no pueden tener nada de mecánica.

Por esta razón, si aprendes algo de magnetismo o el momento magnético, es más probable que se te enseñe que el momento magnético es simplemente un vector que apunta al polo norte desde el sur. O si te enseñan algo sobre el momento magnético de un electrón o un protón, te enseñarán que el momento es "intrínseco". ¿Qué significa eso? Significa que el momento no se trata como real. No saben como hacerlo, así que se evaden a un "tratamiento mecánico cuántico", que es sólo matemático o heurístico. No contiene mecánica que se interponga en su camino.

En mi teoría, sin embargo, nada es intrínseco. Todo es real. Explicamos los momentos magnéticos mediante spins reales [giros] de esferas reales. Para mostrarlo, empecemos comparando los momentos magnéticos determinados del neutrón y el protón. De acuerdo con el mainstream, el protón tiene un momento magnético μ de 14,106. El neutrón tiene un μ de -9.662. ¿Te pueden decir por qué el protón tiene un valor alrededor de 1,5 veces el del neutrón? Por supuesto que no. Sin mecánica, las preguntas de este tipo no se pueden contestar, así que no las hacen.

Pero yo te lo puedo decir, y te lo puedo decir muy rápido y de manera simple, sin muchas matemáticas. En artículos anteriores[por traducir] he mostrado como ambas partículas están compuestas de cuatro giros apilados. Dados esos cuatro giros y un movimiento lineal, tenemos 25 o 32 combinaciones posibles. Dieciséis de esas combinaciones nos dan neutrones y las otras dieciséis nos dan protones. La diferencia principal entre el protón y el neutrón es que las combinaciones del protón permiten que la carga se canalice a través de los giros y se emita ecuatorialmente. Las combinaciones de giros del neutrón no lo permiten. La carga del neutrón se ve bloqueada por los giros y tiene que dar la vuelta y encontrar su salida por uno de los polos por los que entró. Lo único que tenemos que saber aparte de eso es que las partículas están en un campo de carga. Alrededor de ambas partículas tenemos un campo de carga constituido por fotones y antifotones. En la vecindad de la Tierra, este campo ambiental de carga tiene alrededor de dos veces más fotones que antifotones. Este desequilibrio está provocado por el Sol, que gira hacia la izquierda y no hacia la derecha. Es el Sol el que canaliza la carga al campo local, y tiende a invertir o volver a girar a los fotones y convertirlos en fotones. De este modo, el campo local aquí en la Tierra es  alrededor de 2/3 fotones o de giro zurdo. Sólo con esos dos hechos, podemos explicar el momento magnético de los dos bariones.

Del mismo modo que la Tierra y el Sol, el protón recicla carga mediante este esquema básico:



Pero el neutrón no puede reciclar la carga de ese modo. La carga se bloquea por giros opuestos, y las flechas de colores básicamente se invierten. La carga vuelve hacia afuera por los polos. Con el neutrón, sale por el polo opuesto por el que entró, y con el antineutrón, sale por el mismo polo por el que entró.

Así que comparemos la emisión del neutrón con la del protón, en cuestión de giros. No en cuestión de densidad o carga total, sino sólo respecto a los giros. Queremos comparar cómo emitirán las dos partículas los fotones giratorios de nuevo al campo ambiental, y cómo el campo ambiental reaccionará a eso. Podemos seguir las líneas rojas y azules del protón, dándonos cuenta de que la carga se emite a 30ºN y S. Podríamos luego sumar un puñado de ángulos para encontrar una solución. Sin embargo, la manera más rápida para llegar al número 1,5 es promediar las líneas roja y azul en una sola. Si la carga del fotón tiene un ángulo de +30, la del antifotón tendrá un ángulo de -30, y se promedian en el ecuador. De este modo podemos saltarnos cuánta carga y anticarga tenemos, porque menos anticarga no tendrá un ángulo menor. Los ángulos seguirán promediando en el ecuador(en primera aproximación—ver más abajo). También podemos evitar tener que configurar coordenadas polares y hacer un montón de matemáticas. Sólo tenemos que comparar la emisión del neutrón en los polos con la emisión del protón en el ecuador. ¿Cómo lo hacemos? Aquí está el atajo: el ecuador está a 90º del polo. Esos es media vuelta. Dirás, no, eso es un cuarto de vuelta. Pero en nuestro campo, es media vuelta, porque la diferencia entre el fotón y el fotón no es 360º, sino 180º. Lo contrario es 180º, así que la mitad de lo contrario es 90º. Por lo tanto ya podemos ver que la diferencia entre el protón y el neutrón es la mitad del giro del campo. Así que ya sabemos que si el neutrón es 1, el protón es o 0,5 o 1,5.

¿Cómo podemos averiguar la diferencia? Bien, sabemos que en las vecindades de la materia, son los protones los que configuran la dirección del campo. Si el diagrama de arriba es un protón, entonces el campo de carga se estará sumando en el plano x,y. No puede ser en el plano z (arriba, abajo), porque si fuera así, el protón tendría que emitir en z. Para hacer eso, tendría que alinear su ecuador con z. Como he dibujado el ecuador en x,y, ahí es donde la carga se tiene que estar moviendo. En otras palabras, en este diagrama, la carga tiene que estar moviéndose de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, como campo total. No se puede mover arriba o abajo cuando se suma. Esto significa que el protón está alineado al movimiento de carga principal. Lo que significa que el protón debe estar aumentando el giro total del campo ambiental. En realidad podríamos comprobarlo simplemente con la definición de protón. Le llaman pro-ton, no anti-ton. El protón no es sólo un + en la definición del campo por azar. El protón es un más en el campo porque configura el campo. Su emisión configura el campo, así que solo puede aumentarlo.

Por la misma razón, el neutrón es perpendicular al campo principal configurado por la emisión del protón. Por lo tanto, el neutrón no puede tener nunca un giro absoluto mayor que el protón. Por lo tanto, por una simple cuestión de lógica y definiciones de los campos, el protón tiene que tener un valor mayor. Lo que significa que si al neutrón se le asigna un valor de 1, el protón debe ser 1,5, no 0,5.

Ahora podemos ajustar esa solución un poco. Sabemos de los números de arriba que la razón del protón al neutrón no es 1,5 sino 1,46. Podemos empezar a explicar eso también. Simplemente recordamos la razón de fotones a antifotones, que era 2 a 1, recuerda. Como tenemos más carga emitiéndose en el norte de la anticarga que se emite al sur, ponderamos un poco nuestro promedio. El promedio no estará justo en el ecuador. El promedio estará 10 grados al norte. Esto parecería bajar nuestro número a 1,4, pero tenemos que recordar que estamos calculando cómo la intensidad de la carga afectará al giro. Así que tenemos que hacer que nuestra carga sumada emita desde la esfera y ver cómo interactuará con el campo ambiental de carga.Aunque los campos sumados emitan ambos desde 10ºN, en cuestión de campos reales se están cruzando. ¿Ves cómo las líneas rojas y azules se cruzan en el diagrama de arriba? Lo que eso significa para los campos reales es que cerca del ecuador los campos de fotones y de antifotones se están cruzando. Cuando hacemos esos cálculos cerca del ecuador, tenemos que tenerlo en cuenta. Físicamente, significa los dos campos están compitiendo para impartir sus giros al campo ambiental. Matemáticamente, significa que sólo la mitad de nuestra diferencia de ángulo se abre camino hasta el campo ambiental. Así que nuestro ángulo es 5 grados norte, no 10. Esto nos deja con la mitad de nuestro efecto inicial, dándonos el número 1,45 en lugar de 1,5.

Hasta podemos afinar un poco más, percatándonos de que el protón debe girar más rápido que el neutrón. El protón es un poco más pequeño y menos masivo—debido al hecho de que no almacena carga durante mucho tiempo—así que puede reciclar un poco más de carga cada segundo que el neutrón. Esto incrementa el momento magnético ligeramente. El protón es alrededor de un  0,14% más liviano, y la diferencia entre 1,45 y 1,46 es 0,69. Así que nuestra corrección parece unas 5 veces más pequeña. Pero como la masa cambia con el diámetro como el giro cambia con la circunferencia, tenemos que multiplicar nuestra diferencia de masa por 4 para encontrar una diferencia de giro. Lo que significa que nuestra corrección final es solo un 20% mas pequeña. Hemos encontrado 1,458 en lugar de 1,46.  Aun así, no ha sido un día improductivo.

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Preguntarás que por qué el protón tiene un 100% más de carga que el neutrón, si tiene solo un 46% maś de magnetismo. Porque la carga no es una función de la suma de los giros. La carga es una función de la suma de la energía de los fotones. Esta energía es un vector. El neutrón siempre emite en ángulo recto respecto al protón, así que si el campo de carga se define en términos de la emisión de los protones, la energía de la carga de los neutrones parecerá ser cero. Parecerá ser neutral también. En realidad, sabemos que el neutrón no tiene carga neutra en todas las situaciones, porque en algunos experimentos esotéricos los neutrones empiezan a comportarse como partículas cargadas. Si apartamos a los neutrones y los alejamos de los protones, los protones entonces ya no definen nuestro campo de carga. En ese caso, los neutrones ya no estarán obligados a alinearse 90º respecto al protón y el campo de carga. Podrán alinear sus polos con el campo de carga, y en ese cargo empezarán a actuar como partículas cargadas. Son capaces de canalizar carga.

Dirás, "sigo sin entenderlo. Veo por qué el protón debería tener más magnetismo que el neutrón, pero no veo por qué el neutrón debería tener magnetismo alguno. ¿Por qué no es cero el momento magnético del neutrón?" 

Esa es una buena pregunta, una que el mainstream no puede responder con mecánica simple. Para responderla, tenemos que darle al campo ambiental o externo un vector total. No un vector de giro, sino un vector de energía total como hice arriba. Los fotones tienen que estar moviéndose en alguna dirección. Cada fotón puede estar moviéndose en cualquier dirección, pero el campo en su conjunto debe tener una dirección total. Como tenemos protones en el campo, el campo de carga total debe estar moviéndose en el plano x,y aquí. Los ecuadores de los protones están en el plano x,y, como esquematicé arriba, así que los fotones del campo local de carga deben sumarse para dar un total de un vector en ese plano. Esa es la manera en que los protones están emitiendo su carga. No pueden sumar en z, o a lo largo de los polos. Dado este hecho, vemos por qué la carga del neutrón es neutra mientras que su magnetismo no. Cuando el neutrón recicla sus fotones hacia el campo, estarán a 90º respecto al mismo. En cuestión de movimiento lineal, no podemos sumar ese movimiento al plano x,y, porque el fotón no está en ese plano cuando deja el neutrón. Sí, los fotones se suman a la densidad de carga, y las colisiones posteriores lo pueden poner de nuevo en el plano x,y. Pero justo en la frontera del neutrón, los vectores simplemente no se suman.

Pero si miramos a los fotones emitidos por el neutrón en cuestión de giro en lugar de movimiento lineal, pueden sumarse inmediatamente. La regla de la mano derecha se aplica entre campo eléctrico y magnético, pero no necesariamente entre dos campos magnéticos. Por ejemplo, si tenemos una colisión entre un fotón emitido y un fotón ambiental por encima del polo de un neutrón, esos giros pueden apilarse o cancelarse. Eso no era así cierto para el movimiento lineal, pero sí lo es para el movimiento de giro. Esa es la razón de que el neutrón tenga momento magnético no nulo.



Podemos aplicar el mismo análisis al electrón. Al electrón se le asigna un  μ de -9285. ¿Puede decirte el mainstream por qué ese número es el que es? No. Pero yo puedo. Si dividimos eso por el μ del protón, tenemos 658. La diferencia de radio entre el protón y el electrón es 1820. Así que si escalamos el tamaño, el número del electrón es 2,76 veces más pequeño de lo que esperaríamos.

Pero miremos primero una cosa extraña. De acuerdo con la definición de polo magnético, el protón debería tener un momento magnético mayor que el pequeño electrón, simplemente debido a la separación de polos.

m=pl

¿Por qué no es así? El pequeño electrón tiene un momento mayor porque el electrón está más cerca del tamaño del fotón. Como el fotón es la partícula que define el magnetismo, no el electrón, esto no es irrelevante.

Aunque el electrón recicla menos carga que el protón—lo que parecería darle una polo menor p así como una separación de polos menor l—el momento magnético es mayor porque está relacionado con el momento angular, que está relacionado con la curvatura. La manera más fácil de visualizarlo es estudiar de nuevo los ángulos. Cuando comparábamos el protón con el neutrón, mirábamos el ángulo desde el ecuador al polo. El momento magnético resultó estar midiendo una diferencia desde polo a ecuador no desde polo a polo. Esto es así porque con el reciclaje de carga, los fotones entran por los polos y se emiten por el ecuador, o a 30ºN o S. Era ese incremento de momento angular el que estaba causando la diferencia. Bien, si hacemos lo mismo al comparar el protón con el electrón, descubrimos que el electrón tiene más curvatura desde el polo al ecuador. Las esferas más pequeñas automáticamente tienen más curvatura en sus superficies. Mientras más pequeña sea la partícula, más cerrada es la curva. Si combinamos estos dos términos, al final simplemente multiplicamos por la diferencia de r.

14.1(1820)²/1820 = 14.1(1820)

Pero todavía se nos olvida algo, porque estos números no nos dan el momento magnético actual del electrón. Todavía estamos alejados ese 2.76. Una de las cosas que no estamos teniendo en cuenta es la velocidad de giro. ¿Tienen la misma velocidad de giro el electrón y el protón? El modelo estándar mantiene todos estos atributos como "intrínsecos", así que no te lo puede decir. Pero yo puedo. Las velocidades de giro no son las mismas, y el spin no es 1/2. El spin es un número real, y del mismo modo que el electrón tiene más curvatura, tiene más velocidad de spin o giro. Como mis ecuaciones de giro cuántico[por traducir] muestran que la energía total del electrón es 9 veces (8 + 1) su energía en reposo, y como su energía en reposo está representada por su radio en esas ecuaciones, simplemente podemos multiplicar aquí la diferencia de radio por 9 para representar la inclusión del giro. La incluimos con el término de curvatura en el numerador, porque ese término está representando las diferencias entre partículas. No lo incluimos con el 1820 en el denominador, porque ese 1820 está escalando el campo de carga, no la energía de la partícula. Así:

14.1(1820 x 9)²/1820

Parece que nos estamos alejando más de la solución en vez de acercarnos, pero tenemos que algún trabajo más por hacer. Nos estamos dejando atrás el hecho de que el electrón existe en el campo de carga del protón. Es el protón el que configura el campo, no el electrón. Aunque el electrón tiene un momento magnético mayor por su curvatura menor, tiene una emisión de carga menor. La teoría actual cree que el electrón y el protón tienen la misma carga, pero no es así. El electrón existe en el mismo campo de carga del protón, pero no crea el mismo campo de carga que el protón. Es la materia la que determina la intensidad del campo de carga, la materia está hecha de núcleos, y la carga de los núcleos está determinada por los protones. Aunque los electrones fueron muy importantes en el siglo XX, serán los protones los que representen el papel central en el siglo XXI. Me aseguraré de ello.

Por esta razón, tenemos que mirar a la variación de la densidad de carga entre el protón y el electrón. El campo de carga alrededor del electrón tiene 1/1820 = 0,000549 veces la cantidad de masa y 1/ 3√1820 = 0,082 veces el volumen. Lo que nos da una densidad de 0,0067. Pero ni siquiera eso acierta del todo, porque no hemos representado al electrón como esférico. Si usamos mis nuevas ecuaciones para pi en situaciones cinemáticas [pi=4], descubrimos que la esfera tiene 1,5 veces menos volumen que el cubo equivalente. Así que si estamos comparando cómo una esfera emite en un cubo (o cómo una partícula curva emite en un campo rectilíneo), tenemos que dividir por 1,5 o multiplicar por 0,6667.

14.106(1820 x 9)²(.0067)(.6667)/1820 = 9285

Estas son las matemáticas completas para la diferencia de momento magnético del electrón y el protón. El mainstream añade el signo menos a posteriori, así que no me voy a molestar en explicar eso. Puedes insertarlo a mano si quieres, pero es sólo una indicación vectorial. Como sólo estaba haciendo los cálculos de los valores, y no cálculo vectorial, no lo incluí.



Traducción de Roberto Conde.