Физики продолжают шутить - Коллектив авторов

К квантовой теории абсолютного нуля температуры

Д. Бак, Г. Бете, В. Рицлер

(Кембридж)

«К квантовой теории абсолютного нуля температуры» и заметки, переводы которых помещены ниже:

К квантовой теории абсолютного нуля температуры

Движение нижней челюсти у крупного рогатого скота...

Физическая нумерология

Земля как управляемый космический корабль

Послеобеденные замечания о природе нейтрона

Анализ современной музыки с использованием волновых функций...

написаны известными физиками и опубликованы в таких серьезных журналах, как «Naturwissenschaften» и «Nature». Редакторы журналов «попались на удочку громких имен» и, не вдаваясь в существо написанного, направили материал в набор, не разглядев в нем шутки.

В данной работе нами был рассмотрен кристалл с гексагональной решеткой. Как известно, при абсолютном нуле температуры в системе происходит вымораживание всех степеней свободы, то есть прекращаются полностью все внутренние колебания. Однако для электрона, движущегося по боровской орбите, это обстоятельство не имеет места. Каждый такой электрон, согласно Эддингтону, обладает 1/a степенями свободы, где a – введенная Зоммерфельдом постоянная тонкой структуры. Поскольку рассматриваемый нами кристалл состоит также из протонов, которые по теории Дирака можно рассматривать как дырки в электронном газе, то к 1/a степеням свободы электрона следует добавить столько же степеней свободы протона. Таким образом, чтобы достичь абсолютного нуля температуры, мы должны отнять у нашей нейтральной системы (кристалл должен быть электрически нейтральным), состоящей из одного электрона и протона (в расчете на один нейтрон), – (2/a – 1) степеней свободы (Freiheitsgrade). Единицу мы вычли, чтобы не учитывать вращательного движения.

Следовательно, для температуры абсолютного нуля находим

Т 0 = – (2/a – 1) градусов (Grade). Подставив сюда T 0 = –273, находим, что a = 1/137. Это значение в пределах ошибок эксперимента находится в замечательном согласии с ранее известным значением. Легко показать, что этот результат не зависит от выбора структуры кристаллической решетки.

Напечатано в журнале «Naturwissenschaften», 19, №2 (1931).

Д. Бак – физик-теоретик, профессор Бразильского физического института в Рио-де-Жанейро.

Г. Вете – американский физик-теоретик, проф. Корнеллского университета, лауреат премии Энрико Ферми и медали Макса Планка. Автор многих книг по теории ядра, хорошо известных советскому читателю.

В. Рицлер – немецкий физик, директор Института ядерной физики Боннского университета.