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Volume 34: Pages 17-27, 2021
The quantum electrodynamics physical (QED-P) theory to complement quantum electrodynamics (QED)
James H. Wilsona)
Jove Sciences, Inc., 3834 Vista Azul, San Clemente, California 92672, USA
The electronic and muonic hydrogen energy levels are calculated very accurately [M. L. Eides, H. Grotch, and V. Shelyuto, Phys. Rep. 342, 63 (2001)] in Quantum Electrodynamics (QED) by coupling the Dirac Equation four vector c(a, I) current covariantly with the external electromagnetic (EM) field four vector in QED’s Interactive Representation. While QED has been extraordinarily successful computationally, it presents no physical description of the electron, or other charged leptons. The QED-Physical (QED-P) theory presented in this paper is equivalent to QED in that it is based only on the four-current c(a, I) that is the reason that QED is so accurate computationally. However, QED-P describes the electron geometrically through the internal time/ coordinate operators derived directly from c(a, I) with no assumptions. QED-P’s internal coordinate operators define an electron Center of Charge (CoC) point vibrating rapidly in space and time in its unique vacuum, creating the current that produces the electron’s magnetic moment and spin, and eliminating the need for “intrinsic” properties. QED-P also cuts off the photon propagator in a natural way so that the electron self-energy is finite and ad hoc renormalization procedures are not necessary. The c a-Non Exclusion Principle states that, if QED accepts c(a, I) as the electron current operator because of the very accurate hydrogen energy levels calculated, then one must also accept the QED-P electron internal spatial and time coordinate operators (ISaTCO) derived directly from c(a, I) without any other assumptions. QED-P shows the electron to be in both spin states simultaneously, and it is the external EM field that forces the electron’s spin state to be measured up or down. QED-P describes the bizarre, and very different, situation illustrated in Fig. 1 when the electron and muon are located “inside” the spatially extended proton with their CoCs orbiting the proton at the speed of light in S energy states of hydrogen, shedding some insight into the proton radius puzzle. The electron only appears to be a point particle with intrinsic properties when observed/measured from the far field. The Dirac–Maxwell–Wilson Equations are derived directly from the electron ISaTCO, and its EM fields “look” like they are from a point particle in far field scattering experiments in the same way the electric field from a sphere with evenly distributed charge “e” looks like a point charge with the same charge in the far field (Gauss Law). A physical basis for Quantum Entanglement is derived that can be measured experimentally.
Les niveaux d'énergie électronique et muonique de l'hydrogène sont calculés très précisément [M. L. Eides, H. Grotch, and V. Shelyuto, Phys. Rept. 342, 63, 2001] en électrodynamique quantique (EDQ) en associant le courant de l'équation de Dirac à quatre vecteurs c(α,I) de manière covariante avec le champ électromagnétique externe (EM) à quatre vecteurs dans la Représentation Interactive (RI) de l’EDQ. Bien que l’EDQ a été, mathématiquement, un succès extraordinaire, elle ne présente aucune description physique de l'électron ou d'autres leptons chargés. La théorie de l’EDQ - Physique (EDQ-P) présentée dans cet article est équivalente à la EDQ en ce qu'elle est basée uniquement sur les quatre courants c (α, I) qui est la raison pour laquelle l’EDQ est mathématiquement si précise. Cependant, l’EDQ-P décrit l'électron géométriquement à travers les opérateurs temps / coordonnées internes dérivés directement de c (α, I) sans aucune hypothèse. Les opérateurs de coordonnées internes de l’EDQ-P définissent un point de Centre de Charge (CdC) d’un électron qui vibre rapidement dans l'espace et dans le temps dans son vide unique, créant le courant qui produit le moment magnétique et la rotation de l'électron, et éliminant le besoin de propriétés “intrinsèques“. L’EDQ-P interrompt également le propagateur de photons de manière naturelle, de sorte que l’énergie propre à l’électron est limitée et que les procédures ponctuelles de renormalisation ne sont pas nécessaires. Le principe de non-exclusion de cα (PNE-cα) énonce que, si l’EDQ accepte c (α, I) comme opérateur de courant d’électrons à cause des niveaux d'énergie d'hydrogène calculés très précisément, alors il faut également accepter les opérateurs internes de coordonnées spatiales et temporelles d’électrons de l’EDQ-P (OICSeT) dérivés directement de c (α, I) sans aucune autre hypothèse. L’EDQ-P montre que l'électron est simultanément dans les deux états de rotation et c'est le champ EM externe qui force l'état de rotation de l'électron à être mesuré vers le haut ou vers le bas. L’EDQ-P décrit cette situation bizarre et très différente, illustrée dans la Figure 1 lorsque l'électron et le muon sont situés “à l'intérieur“ du proton spatialement étendue, avec leurs CdCs en orbite autour du proton à la vitesse de la lumière en S, les états d'énergie de l'hydrogène, permettant ainsi d’avoir une meilleure compréhension du Problème de la Taille du Proton (PTP). L'électron ne semble être une particule ponctuelle avec des propriétés intrinsèques que quand il est observé / mesuré du champ lointain. Les équations de Dirac-Maxwell-Wilson (DMW) sont dérivées directement de l'électron OICSeT, et ses champs EM « semblent » issus d’une particule ponctuelle dans des expériences de diffusion en champ lointain de la même manière que le champ électrique d'une sphère avec une répartition uniforme la charge «e» «ressemble» à une charge ponctuelle avec la même charge dans le champ lointain (Théorème de Gauss). Une base physique pour l'intrication quantique est dérivée, qui peut être mesurée expérimentalement.
Key words: QED; Ultraviolet Divergences; Photon Propagator; Electron’s Center of Charge (CoC) Shell; Static Point Electron; The Dirac Velocity Operator; Hydrogen Atom; Entangled Electron/Proton Radius Puzzle.
Received: October 15, 2020; Accepted: December 1, 2020; Published Online: January 21, 2021
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