Black body radiation from a self-consistent field theory of quantum electrodynamics

Summary

An earlier derivation of a property of the nonlinear field equations of a new theory of electrodynamics, which indicates all the physical consequences of the Pauli exclusion principle for a many-particle system (2), is extended to a consideration of predictions that compare with the observed spectral distribution of black-body radiation. It is shown that when a cavity is assumed to contain an arbitrary number of positronium atoms, in their ground states of null energy-momentum (1), the exact solutions for this state imply a dynamical uncoupling of the positronium gas from the interacting charges in the cavity walls in agreement with the experimental observations. It is further shown that when such a system of positronium atoms, treated as in ideal gas, establishes thermodynamic equilibrium, it can be described by an arbitrary number of randomly orienteddistinguishable oscillators at a temperatureT. The application of Maxwell-Boltzmann statistics thereby yields the Planck spectral distribution law for a system in which “ photons ” and source-free radiation play no role.

Riassunto

Una precedente derivazione di una proprietà delle equazioni di campo non lineari di una nuova teoria dell’elettrodinamica, che indica tutte le conseguenze fisiche del principio di esclusione di Pauli per un sistema di molte particelle, viene estesa alla considerazione di previsioni che si accordino con l’osservata distribuzione spettrale della radiazione del eorpo nero. Si mostra che quando viene fatta l’ipotesi che una cavità contenga un numero arbitrario di atomi di positronio, nel loro stato fondamentale di energia-momento nullo, la soluzione esatta per questo stato implica uno scioglimento dinamico dell’accoppiamento fra il gas di positronio e le cariche interagenti sulle pareti della cavità, in accordo con le osservazioni sperimentali. Si mostra inoltre che quando in un tale sistema di atomi di positronio, considerato come un gas ideale, si stabilisce un equilibrio termodinamieo, il sistema può essere descritto da un numero arbitrario di oscillatoridistinguibili, casualmente orientati a una temperaturaT. L’applicazione della statistica di Maxwell-Boltzmann porta perciò alla legge di distribuzione spettrale di Planck per un sistema in cui “ f otoni ” e radiazione senza sorgente non gioeano alcun ruolo.