<HTML dir=ltr><HEAD>
<META content="text/html; charset=Windows-1252" http-equiv=Content-Type>
<STYLE id=owaParaStyle type=text/css>
<!--
p
        {margin-top:0;
        margin-bottom:0}
-->
P {margin-top:0;margin-bottom:0;}</STYLE>
</HEAD>
<BODY style="WORD-WRAP: break-word" dir=ltr ocsi="0" fpstyle="1">
<DIV dir=ltr>
<DIV style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: 'Calibri'; COLOR: #000000">
<DIV>There’s some good stuff here John. </DIV>
<DIV> </DIV>
<DIV style="FONT-SIZE: 12pt; FONT-FAMILY: 'Calibri'; COLOR: #000000"></DIV>
<DIV 
style='FONT-SIZE: small; TEXT-DECORATION: none; FONT-FAMILY: "Calibri"; FONT-WEIGHT: normal; COLOR: #000000; FONT-STYLE: normal; DISPLAY: inline'>
<DIV style="FONT: 10pt tahoma">
<DIV> </DIV>
<DIV style="BACKGROUND: #f5f5f5">
<DIV style="font-color: black"><B>From:</B> <A 
title=John.Williamson@glasgow.ac.uk 
href="mailto:John.Williamson@glasgow.ac.uk">John Williamson</A> </DIV>
<DIV><B>Sent:</B> Monday, March 09, 2015 6:43 AM</DIV>
<DIV><B>To:</B> <A title=general@lists.natureoflightandparticles.org 
href="mailto:general@lists.natureoflightandparticles.org">Nature of Light and 
Particles - General Discussion</A> </DIV>
<DIV><B>Subject:</B> [General] The electron as a point particle: the 
experimentalevidence.</DIV></DIV></DIV>
<DIV> </DIV></DIV>
<DIV 
style='FONT-SIZE: small; TEXT-DECORATION: none; FONT-FAMILY: "Calibri"; FONT-WEIGHT: normal; COLOR: #000000; FONT-STYLE: normal; DISPLAY: inline'>
<DIV 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: tahoma; COLOR: #000000; DIRECTION: ltr">
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">Dear 
Ladies and Gentlemen,</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">This is a 
quick note in the spirit of a club both Martin and I belong to, the fanaten, a 
science study club of which Martin and I were founder members a quarter of a 
century ago. It is still going strong with regular mutual educational seminars. 
I do not attend, or contribute, as often as I would like – because I no longer 
live in Holland. This stuff could form the basis of talk to them at some point – 
what do you think Martin? Within the context here, it is intended to be simply 
educational. The main aim is to discuss whether or not the electron may, or may 
not, be a point. The discussion here is primarily on the basis of two 
experiments I carried out personally. There are many more in the literature – 
including those an the difference between centre of charge and centre of spin 
which have become current (see refs in other paper I sent – the one that is too 
dangerous for arXiv!).</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">Though 
current work seems to focus on theory I should reveal that I do not see myself 
as, primarily a theorist. Firstly, a natural philosopher, secondly an engineer, 
and only thirdly a (not very good) theorist. I think my theory is ok, in theory. 
It is just not very good in practice. I sometimes think I could make a sign 
error in signing my name. Martin is much better – think I have only found a sign 
error for him once!</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb"><SPAN 
style="mso-spacerun: yes"> </SPAN>Anyway, for much of my career I was an 
experimentalist and engineer. My job at Philips was to propose and design new 
devices, to build and develop a measurement facility for them, to carry out the 
actual experiments and to interpret the results. I designed a couple of devices 
more than a quarter of a century ago. One of these was the “quantum point 
contact”, the other the “single electron electrometer” or “single electron 
pump”. These were pretty successful in taking science forwards at the time – the 
first (mostly with Henk van Houten or Bart van Wees as “first” author) pretty 
much took over the lions share of articles at solid state conferences at the 
time. The second – driven by the excellent Leo Kouwenhoven – continues to make 
significant impact today. In such experiments we looked at electrons in the 
solid state. Often single electrons in the solid state. This is why I know so 
much about them and the real meaning of their experimental properties in this 
regime: I carried out a good number of the seminal experiments personally. 
</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">The 
attached paper is one of these. My usual-co-authors declined to be involved with 
this particular one, partly because they found it a bit weird (and possibly even 
dirty). Timmering made the device, Foxon and Harris grew the (best in the world) 
material, and the excellent Kees Harmans was an all-round good guy from Delft . 
My role was the initial conception of the device, the optimisation of the 
measurement electronics and cryogenics, the (late night) experimental 
measurements and the interpretation of the results. Having said this, my 
initial<SPAN style="mso-spacerun: yes">  </SPAN>- and continuing - 
interpretation, did not make it into the actual paper. Parts were taken out on 
the insistence of more influential people in the group – mainly Henk, who said 
that “mensen zullen het niet begrijpen” (people will have trouble understanding 
it). Others were removed by referees. The final humiliation was that Physical 
review insisted on changing the title to include the word “contours” in place of 
the word “landscape”. The word “contours”, as you will note if you read it, 
appears only once in the article: in the title. The abstract, luckily, remained 
un-bowdlerised. <SPAN style="mso-spacerun: yes"> </SPAN>No matter- the 
experiment itself was sound and I am still here to say now what I think it 
really means. Also there is a typo at the bottom of page 7677 about the shifting 
of odd models – just to poke a bit of fun.</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">The 
experiment allowed the (landscape of the) lateral charge profile of single 
quantum-confined electrons, at a current low enough that they came over one at a 
time,<SPAN style="mso-spacerun: yes">  </SPAN>to inter-act with the 
(landscape of the) locality of the quantum point contact. The electron landscape 
was that familiar from quantum mechanics textbooks, with a single lobe for one 
half wavelength , a double lobe for two, three for three and so on. The observed 
quantised conductance depends on that number with 2 units of conductance (for 
spin up and spin down) per quantum mechanical sub-band. What the experiment 
shows, is that the charge profile of individual electrons in the solid state is, 
experimentally, spread over a few tens of nanometres. This charge interferes 
with that of the crystal charge distribution in such a way as to exclude certain 
sub-bands from transmission. These objects are BIG. The effective electron 
charge distribution is similar to that which one would expect from the 
interpretation of wave-mechanics. In that interpretation the biggest electron in 
a single crystal metal sliver is twice as big as the sliver (folded over on 
itself as it moves back and forth in a single-wavelength standing mode). 
Electrons in the solid state really do (experimentally) blow up to, literally, 
macroscopic sizes.</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">If that 
does not give the lie to the concept that the “electron is a point”<SPAN 
style="mso-spacerun: yes">  </SPAN>- I do not know what will.</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">Let me 
come back to another field in which I was personally involved and the 
experimental “proof” that the electron is measured to be a point in high-energy 
scattering experiments. This belief is widely held- even amongst experimental 
high-energy professionals. The theoretical wing believes implicitly this as one 
of the major commandments about the fundamental nature of the electron. 
Completely undeterred by the fact that they can all calculate that this cannot 
be the case from simple energy considerations, they will consider any suggestion 
to the contrary dangerous and delusional. I think the reason is that the 
electron is considered a point in the (well tested) quantum electrodynamics. 
Well tested it may be, but this is to confuse theory with reality. It is also to 
place old classical theory of mundane things such as field and energy as of no 
consequence when compared to big- sexy new field theory (QED). If you want a 
good laugh you should listen to some of these guys trying to argue with me in 
person. They lose. Fast. </SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">This is 
because I am quite lucky in that, not only to I understand both QED and 
classical physics, but also I was one of the physicists who carried out the 
actual experiments. This means that I am in a position to not only suspect this 
is all bullshit, but also to know precisely why. It then becomes no contest: 
think Harrison Ford – they whip –me gun.</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">The fact 
of the matter is that the electron is observed to be point-like and not to be a 
point. That is the point. Any spherically symmetric distribution of 
energy-conserving objects will act in this way. The energy conservation ensures 
that the forces are inverse square and the corresponding potentials 1/r. Any 
distribution of these- if itself spherically symmetric, has a point-like 
interaction. <SPAN style="mso-spacerun: yes"> </SPAN>I teach this stuff in 
second year maths. Its easy. It is in 19<SUP>th</SUP> century textbooks. It is 
probably in Newton’s “Principia” – though I have not looked. That stuff has not 
gone away just because Richard Feynmann thought of a (very neat!) way of 
removing some calculational difficulties in electrodynamics</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">An analogy 
is the gravitational interaction. It too is inverse square in force and hence 
1/r in potential. Spherical objects, such as the earth (roughly) act under 
gravitation as though their mass was concentrated at a point. If you do not 
believe me just try doing the integrations – they are not hard. This is just 
Newtonian gravitation. If you think this proves the earth is therefore a point 
just try looking out of the window. It really is this stupid!</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">Also what 
goes into QED is not, essentially, that the electron is a point. What goes in is 
that electrons emit photons with a certain probability (about 1/137). The point 
bit arises because of problems in the interpretation of the detail of this – the 
renormalisation scheme. This deals with the infinites by simple dividing them 
out. We need something better. A reason that the required length scale is (as 
Dirac pointed out) lambdac/4 pi. By a strange co-incidence this is just the 
characteristic length scale in the Martin-John model. Funny huh?</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">Ok … that 
is enough for now. Need to get back to thinking about important things like 
organising an exam on vectors and complex numbers ….</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">Cheers, 
</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">- John 
Williamson.</SPAN></P>
<P class=MsoNormal><SPAN 
style="FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; mso-ansi-language: en-gb">    
</SPAN></P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0.1pt 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 13pt; mso-para-margin-top: .01gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 0cm"><SPAN 
style='FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; COLOR: black; mso-ansi-language: en-gb; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"'></SPAN> </P>
<P class=MsoNormal 
style="MARGIN: 0.1pt 0cm 0pt; LINE-HEIGHT: 13pt; mso-para-margin-top: .01gd; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .0001pt; mso-para-margin-left: 0cm"><SPAN 
style='FONT-SIZE: 10pt; FONT-FAMILY: times; COLOR: black; mso-ansi-language: en-gb; mso-bidi-font-family: "Times New Roman"'></SPAN> </P>
<P class=MsoNormal><SPAN lang=EN-US></SPAN> </P></DIV>
<P>
<HR>
_______________________________________________<BR>If you no longer wish to 
receive communication from the Nature of Light and Particles General Discussion 
List at johnduffield@btconnect.com<BR><a 
href="http://lists.natureoflightandparticles.org/options.cgi/general-natureoflightandparticles.org/johnduffield%40btconnect.com?unsub=1&unsubconfirm=1"><BR>Click 
here to unsubscribe<BR></a><BR></DIV></DIV></DIV></BODY></HTML>