В классической электродинамике вакуум является «средой» с абсолютной диэлектрической и магнитной проницаемостью (ε_а, μ_а), которые равны диэлектрической и магнитной постоянным (ε₀, μ₀). Электрическая прочность вакуума бесконечна, то есть теоретически электрическое поле любой напряженности не может вызвать токов проводимости в вакууме из-за отсутствия носителей заряда. Говоря иначе, напряженность электрического поля E, напряженность магнитного поля H, а также определяемая ими плотность электромагнитной энергии в вакууме могут быть бесконечно большими. Необходимо отметить, что эти выводы получены с позиций классической электродинамики линейного поля Максвелла и в свете последних достижений квантовой электродинамики (КЭД) являются некорректными. В КЭД неустойчивость физического вакуума под влиянием космического излучения, релятивистских протонов и электронов, пиковых электрических полей или лазерного излучения большой интенсивности характеризуется лавинообразным образованием электрон-позитронных пар в вакууме [1, 2,3]. Прав был Нильс Бор, высказав 80 лет назад утверждение «о невозможности достижения напряженности порядка Es для поля, рождающего электрон-позитронные пары». (Es= m²/e = 1,32·10¹⁶ В•см^-1 характерное квантово-электродинамическое поле Заутера). В исследованиях, проведенных в 1996-99гг на линейном ускорителе SLAC, при интенсивности лазерного импульса 10¹⁷ удалось зафиксировать лишь отдельные акты рождения электрон-позитронных пар. В связи с тем, что сегодня в рамках проектов ELI и XCELS доступная для экспериментов интенсивность лазерного излучения возросла до 10²³ Вт•см^-2 и выше возникла возможность для исследования до сих пор экспериментально не изученных нелинейных вакуумных эффектов. Так на уровне сверхвысоких интенсивностей 10²⁶ Вт•см^-2 эффект рассеяния лазерного импульса на электронном пучке с энергией 46.6 ГэВ (нелинейный комптон-эффект) вызывает такие каскады последовательных излучений жестких фотонов, что рождение ими вторичных электрон-позитронных пар в вакууме является цепной реакцией, продолжающейся вплоть до момента полной потери энергии заряженными частицами. Это очень напоминает широкие атмосферные ливни, порождаемые космическими частицами. Их называют S-каскадами (от английского shower - ливень) [2,3]. При этом сравнение космических наблюдений c результатами лабораторных исследований демонстрирует глубокие аналогии, свидетельствующие, как минимум, о единстве физических принципов поведения вещества в широком диапазоне плотностей и температур. Возможно, рождение электрон-позитронных пар в вакууме является проявлением неустойчивости темной материи. Сегодня по результатам экспериментов в ЦЕРНЕ многие физики считают, что темная материя связана с исследованием микромира на мельчайших расстояниях [6]. Сотрудник Объединенного Института физики Земли имени О.Ю. Шмидта отделения РАН А.В. Рыков еще в 2000г. предложил считать основной структурной единицей темной матери (эфира) электрон-позитронные диполи [7]. При размере диполя r = 1.3988•10^-15 м, предельная деформация (граница разрушения) будет равна dr effects=1.0207•10^-17 м. При этом расстояние между виртуальными зарядами электрона и позитрона r, образующих диполь, в 2,0145 раза меньше классического радиуса электрона. Плечо диполя (r) и предельная деформация (dr) связаны соотношением dr = αr , где α=0,0072975 является величиной, называемой постоянной тонкой структуры темной материи. Через постоянную тонкой структуры устанавливается связь между пределом прочности структур темной материи и расстоянием в диполе. Ее физический смысл заключается в том, что отношение энергии связи диполя темной материи Δw =1.1949 • 10^-15 (дж) к энергии пары электрон-позитрон в состоянии покоя w_е-е+ = 2m₀c² (1.6371•10^-13 дж) равно постоянной тонкой структуры - α. Разрушение диполя наступает только при деформации 1/137 от целой величины, что говорит о чрезвычайной прочности структуры. Деформация в темной материи меньше данной величины должна носить электроупругий характер. Сила упругой деформации темной материи представляет огромную величину Fdef = 1.1550 •10¹⁹ н. [7]. Направление движения вторичных электрон-позитронных пар, создаваемых в вакууме (темная материя), может определяться природой поперечных электромагнитных полей бозонов или нестационарным электрическим полем, ориентированным в направлении движения фермионов. Под влиянием жестких фотонов (бозонов) поляризация вакуума происходит в поперечном направлении к распространению возмущения, что и определяет движение электрон-позитронных пар [2,рис 1б]. Экспериментально в этом можно убедиться, проанализировав данные наблюдений за потоками вторичных электрон-позитронных пар с мягким энергетическим спектром, рожденных под действием космического излучения в экспериментах ПАМЕЛА и АМС-02 в режиме работы гамма-телескопа. [3,4]. Другая картина возникает, когда вакуум (темная материя) претерпевает деформацию, вызванную строго ориентированным пиковым электрическим полем или электрическими полями релятивистских электронов и протонов (фермионов). При этом поляризация вакуума происходит в продольном направлении. Если возбуждение вакуума вызвано движением релятивистских зарядов, то рожденные в вакууме вторичные электрон-позитронные пары будут двигаться в противоположном, относительно импульса первичных заряженных частиц, направлении с нулевым поперечным импульсом р┴=0. Экспериментальным подтверждением этого является появление потока обратных электронов с «мягким» энергетическим спектром в многоволновых черенковских генераторах с энергией первичных электронов W_е = 2 МэВ [8]. В американском журнале «Движение и мощность» в 2016 году было опубликовано информационное сообщение о комплексных испытаниях двигателя EmDrive «Измерение импульсной тяги из закрытой радиочастотной полости в вакууме» [9]. Авторы исследования Гарольд Уайт, Пол Марш, Джеймс Лоуренс, Джерри Вер, Андре Сильвестр, Дэвид Брэд и Пол Бэйл (Космический центр НАСА Джонсона, Хьюстон, Техас 77058) пришли к выводу о том, что: «квантовый вакуум - динамическая среда и потенциально может быть смоделирован на микроскопическом уровне как электронно-позитронная плазма. Если вакуум действительно нестабилен и разлагается с образованием электрон-позитронных пар, как было обнаружено в экспериментах, то можно было бы извлекать работу из вакуума и, следовательно, можно отталкиваться от квантового вакуума с выполнением при этом законов сохранения энергии и сохранения импульса ..." [9]. Этот вывод можно с большим основанием переадресовать темной материи.

Литература

1. Адорнов Т.К., Гаврилов С.П., Гитман Д.М., Феррейра Р., Особенности рождения пар частиц в пиковом электрическом поле – М.: Известия ВУЗов, Т.60, №3, (2017).

2. Квантово-электродинамические каскады с ионизацией атомов - М.: УФН, Том 187, №11, стр. 1271,( 2017)

3. Нарожный Н.Б., Федотов А.М. Квантово-электродинамические каскады в интенсивном лазерном поле - М.: УФН, Том 185, №1, стр. 103-108,( 2015)

4. Михайлов В.В.и др., Вторичные позитроны и электроны в околоземном космическом пространстве по данным эксперимента ПАМЕЛА, - М.: Известия РАН, Серия Физическая, Том 81, №2, (2017)

5. Галактионов Ю.В. Поиски антивещества и темной материи и прецизионные исследования потоков космических лучей на Международной космической станции. Эксперимент АМС. Результаты четырех лет экспозиции. - М: УФН, Том 187, №1 (2017).

6. Hunting the mysterious dark photon: the NA64 experiment (CERN)

7. Рыков А.В. Основы теории эфира, - Москва, РАН ОИФЗ, 2000.

8. Корниенко В.Н., Черепенин В.А., Динамика потока обратных электронов в многоволновых черенковских генераторах, М.: Известия РАН, Серия Физическая, Том 81, №1, (2017)

9. Harold White, Paul March, James Lawrence, Jerry Vera, Andre Sylvester, David Brady and Paul Bailey. Measurement of Impulsive Thrust from a Closed Radio-Frequency Cavity in Vacuum, - NASA Johnson Space Center, Houston, Texas 77058, Journal of Propulsion and Power, (2016)