Напечатать документ Послать нам письмо Сохранить документ Форумы сайта Вернуться к предыдущей
АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА На главную страницу
Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов
О природе сильного взаимодействия

Oб авторе


Адроны построены на основе жесткого керна, имеющего форму поверхности Боя. Кварки формируются из 3-х лепестков поверхности Боя. Неразрывная связь лепестков интерпретируется как сильное взаимодействие между кварками, а кулоновское взаимодействие кварков, сближенных на расстояния (0,1 – 0,01) Фм, рассматривается как сильное взаимодействие между адронами.


Цель и содержание работы

Цель данной работы – предложить новый подход к пониманию природы сильного взаимодействия и описать принципиальную схему источника ядерной энергии, в котором используется новая модель нуклонов и сильного взаимодействия.

В первом разделе описано строение адронов, из которого следует как сам факт существования кварков, так и физические свойства: дробный заряд и конфайнмент.

Во втором разделе описан механизм сильного взаимодействия, как прямое следствие новой модели адронов.

В третьем разделе рассмотрено практическое приложение новых моделей нуклонов и сильного взаимодействия для создания нового класса источников ядерной энергии.


Введение

Элементы, из которых построены адроны, – поверхности Боя и связки прямых – принадлежат внутреннему пространству, математическая структура которого представляет собой 3-мерное комплексное аффинно-проективное пространство.

В современной физике внутренние пространства носят название «пространства внутренних симметрий», и этим пространствам не придается онтологического смысла: они рассматриваются, как чисто математические конструкции. Напротив, согласно предлагаемой модели, внутреннее пространство является более глубокой реальностью, чем обычное пространство.

В частности, физическое пространство-время – это 4-мерное отображение вещественной части внутреннего пространства.


Примечание. Данное понимание пространства-времени объясняет все топологические и метрические свойства пространства-времени, а также свойство временной координаты изменяться только в сторону увеличения абсолютной величины: получает объяснение необратимость времени.


Согласно квантовой хромодинамике, пространство внутренних симметрий сильного взаимодействия – это 3-мерное комплексное пространство (С3), однако С3-пространство является слишком «бедным» в геометрическом смысле: в нем не хватает объектов, чтобы дать исчерпывающее объяснение даже сильного взаимодействия (например, приходится вводить «постулат бесцветности»).

Наделение внутреннего С3-пространства свойствами проективного пространства, т.е. переход к СР3-пространству, позволяет уточнить природу не только сильного взаимодействия, но и получить объекты для построения всех остальных элементов Мироздания: СР3-пространство имеет достаточно богатую структуру, чтобы дать математическое описание всех элементов Мироздания.


Примечание. Данное утверждение можно рассматривать в качестве основного тезиса большинства работ автора на сайте «Академия Тринитаризма», начиная с работы «Проективная картина мироздания» [1]. В этих работах приведено обоснование всех содержащихся во Введении утверждений.


Согласно проективной картине Мироздания, пространство-время, все виды частиц материи и все типы взаимодействий образованы из объектов внутреннего аффинно-проективного комплексного СР3-пространства.


Примечание. Для описания истоков материального и духовного миров требуется расширение до кватернионного бесконечномерного НР-пространства.


В отличие от Стандартной модели, в которой вводится 3 пространства внутренних симметрий: SU(3), SU(2), U(1), в проективной модели вводится одно (но реальное!) СР3-пространство. Формально, изменение весьма небольшое: добавлено лишь одно слово: «проективное», однако это добавление является принципиальным, позволяя не только уточнить понимание механизма сильного взаимодействия, но и предложить единое описание всего Мироздания. Причина в том, что введение в физическую картину мира проективного пространства означает включение бесконечно удаленных элементов, т.е. реальной бесконечности, без учета которой понимание Мироздания невозможно.

Итак, будем исходить из того, что в основе Мироздания лежит Субстанция, имеющая математическую форму СР3-пространства.


I. Строение адронов

Предлагается следующая модель строения адронов: каждый адрон состоит из 2-х элементов внутреннего пространства:

1. замкнутой односторонней поверхности в форме поверхности Боя,

2. связки прямых, центр которой совмещен с центром поверхности Боя.

Поверхность Боя – это замкнутая односторонняя поверхность, содержащая 3 лепестка в виде односторонних сфер, соединенных в «тройной» (центральной) точке.

Связка – это множество всех прямых, проходящих через фиксированную точку пространства, в нашем случае, – через центр поверхности Боя.


Примечание. Поверхность Боя имеет форму трилистника, а связка – форму силовых линий единичного заряда.


Каждый адрон образуется, когда центр связки прямых совмещается с тройной точкой (центром) поверхности Боя.

При совмещении центров связки и поверхности Боя, все составляющие связку прямые пересекают поверхность, и в точках пересечения происходит соединение, в результате чего поверхность и связка образуют единый объект. Этим объектом является адрон того или иного сорта: все адроны различаются лишь способом распределения связок по лепесткам поверхности Боя.

Из данной модели непосредственно вытекает существование кварков: кварк – это лепесток поверхности Боя, вместе с соединенной с данным лепестком долей связки.


Примечание. Данная модель позволяет отказаться от постулата о независимом существовании кварков, как первичных элементах материи, и получить ответы на вопросы: «Откуда берутся кварки?», «Какова природа кварков?»


Кварки рождаются вместе с рождением адронов. Когда происходит совмещение центров поверхности Боя и связки прямых, каждый лепесток соединяется с долей связки, которая может иметь 2 значения: 1/3 и 2/3. Первый случай реализуется, когда связка распределяется по 3м лепесткам поверхности Боя равномерно, а второй случай – когда данный лепесток присоединяет долю связки, предназначенную другому лепестку.

Составляющие связку прямые выполняют функцию электрических силовых линий, поэтому связка является носителем единичного заряда, из чего следует, что абсолютная величина заряда лепестков может иметь только 2 значения: 1/3 и 2/3. Это объясняет, почему все кварки принадлежат к одному из 2-х классов: «нижние» и «верхние».

Если один из лепестков остается свободным, то кварк не образуется, и данный адрон является мезоном. Конструкция мезона не симметрична: натяжение прямых связки приложено только к 2м из 3-х лепестков поверхности Боя, вследствие чего она изгибается и разрушается, – это является причиной того, что все мезоны нестабильны.

Наличие 3-х семейств кварков обусловлено тем, что внутреннее, комплексное аффинно-проективное пространство является 3-связным.


Примечание. Это утверждение нуждается в строгом доказательстве. Общая схема доказательства: комплексное проективное пространство с выделенной прямой (СР3\СР1- пространство) является 3-х связным, СР1-прямая топологически эквивалентна обычной сфере (СР1 ~ S2), и в аффинно-проективном пространстве функцию S2-сферы может выполнять выделенная вещественная бесконечно удаленная плоскость, поскольку она обладает топологией односторонней сферы.


3-связность внутреннего пространства означает, что составляющие связку прямые располагаются в этом пространстве одним из 3-х способов, каждый из которых характеризуется разной длиной и натяжением прямых. В свою очередь, различное натяжение приводит к различной массе частиц, даже если связки одинаковым образом распределены по лепесткам поверхности Боя: именно по этой причине имеется 3 семейства адронов с одинаковыми наборами квантовых чисел.


Примечание. Данный механизм образования 3-семейств справедлив и для лептонов, поскольку связка прямых входит в состав каждого лептона.


Таким образом, квантовое число «аромат» не является самостоятельным квантовым числом: 6 кварковых ароматов – это 6ть сочетаний 2-х возможных значений доли связки на данном лепестке поверхности Боя и 3-х возможных расположений этих долей связок во внутреннем пространстве.

В данной модели нет необходимости приписывать кваркам квантовое число «цвет», поскольку каждый кварк находится в «своем» лепестке поверхности Боя, вследствие чего противоречия с принципом Паули не возникает, даже если в состав адрона входят 3 кварка одного сорта.


Примечание. Необходимость в «цвете», как источнике (заряде) сильного взаимодействия, также отсутствует (раздел II).


Итак, весь класс адронов образуется в результате всех возможных способов распределения связок аффинно-проективных прямых по 3м лепесткам поверхности Боя, а также – всех возможных возбужденных состояний этих конструкций. Эти возбужденные состояния соответствуют колебательным уровням и различным ориентациям спинов лепестков (возбужденные состояния рассматриваются как отдельные частицы).

Модель адронов на основе поверхности Боя объясняет конфайнмент кварков: кварки невозможно выделить из адронов, поскольку лепестки поверхности Боя нельзя отрезать, – такое «отрезание» разрушает, как поверхность Боя, так и сам лепесток.


Примечание. На основе односторонней сферы, в которую превращается «отрезанный» лепесток, образуются заряженные лептоны.


В рамках данной модели находит объяснение не только конфайнмент и дробный заряд кварков, но также происхождение массы и спина: масса порождается натяжением прямых, входящих в состав связки данной частицы, спин – кручением этих прямых (электрический заряд создается вращением RP1-прямых, имеющих форму окружности S1).

Установление единой причины заряда, массы и спина является существенным шагом на пути построения единой картины Природы.

Еще одним следствием данной модели является объяснение физической природы аномальных магнитных моментов нуклонов, а также магнитных моментов остальных адронов: магнитные моменты адронов создаются вращением всех имеющихся в адроне кварковых зарядов вокруг оси вращения адрона, как целого.

Находит объяснение, что эксперимент не обнаруживает дипольный момент нейтрона, хотя пространственное распределение кварковых зарядов должно приводить к дипольному моменту величиной ~ 10-13 е*см. Дипольный момент столь большой величины действительно существует, однако он располагается перпендикулярно оси вращения (точнее, ось вращения устанавливается перпендикулярно дипольному моменту), вследствие чего вектор этого момента с чрезвычайно большой частотой изменяет свое направление в пространстве, что не может быть зафиксировано современными экспериментальными средствами.

Вместе с тем, именно чрезвычайно быстрое вращение дипольного момента является причиной возникновения магнитного момента адронов.

Вывод I раздела: модель адронов, как объединения поверхности Боя и связки аффинно-проективных прямых объясняет все присущие адронам свойства.


II. Механизмы сильного взаимодействия

Описанная модель адронов позволяет предложить новый механизм сильного взаимодействия. Данный механизм единым образом объясняет существование сильного взаимодействия, как между кварками, так и между адронами.

1. Взаимодействие между кварками.

Согласно предлагаемой модели строения адронов, кварки не являются «элементарными» частицами, а представляют собой «вторичные» частицы, которые образуются из лепестков поверхности Боя в процессе рождения адронов. При соединении связок прямых с поверхностью Боя, эти прямые распределяются по трем лепесткам, что приводит к формированию кварков 6ти «ароматов».

Как указано выше, квантовое число «цвет» не требуется для построения барионов из 3-х одинаковых кварков. Однако, «цвет» оказывается не нужным не только, как квантовое число, но и как физический заряд: для объединения кварков в адронах не требуется вообще никакое взаимодействие, – кварки удерживаются в адронах в силу того, что лепестки поверхности Боя неразрывно связаны друг с другом.

2. Взаимодействие между адронами.

Сильное взаимодействие между адронами возникает, когда адроны сближаются на расстояние, сравнимое с их собственными размерами. На таком расстоянии начинают проявляться парные взаимодействия кварков, входящих в состав сближающихся адронов. Взаимодействия между одноименными кварковыми зарядами приводит к отталкиванию адронов, а взаимодействие разноименных зарядов – к притяжению, однако разноименные заряды всегда располагаются чуть ближе, чем одноименные, поэтому результирующая сила стремится сблизить адроны.


Примечание. Данный процесс аналогичен взаимодействию диполей: адрон можно представить в виде диполя, имеющего 2 (мезоны) или 3 (барионы) заряженных полюса.


На расстояниях в десятые и сотые доли Фм энергия кулоновского взаимодействия разноименных кварков достигает энергии, которая приписывается сильному взаимодействию, поэтому отпадает необходимость в сильном взаимодействии, природа которого отлична от кулоновского взаимодействия кварков на малых расстояниях.

Вместе с тем, когда адроны сближаются настолько, что они соприкасаются своими кернами, притяжение сменяется на отталкивание: это отталкивание обусловлено «непроницаемостью» кернов адронов (керны не могут проникать друг в друга).


Примечание 1. В квантовой хромодинамике отталкивающая компонента сильного взаимодействия не находит полного объяснения.

Примечание 2. Центр масс адронов не совпадает с центром зарядов, поэтому при взаимодействии адронов имеет место эффект, аналогичный движению «пули со смещенным центром тяжести».


Описанный механизм сильного взаимодействия объясняет все основные свойства:

1. большую энергию взаимодействия порядка единиц или десятков Мэв,

2. изменение знака с притяжения на отталкивание на расстояниях ~ 0,5 Фм,

3. чрезвычайно сложную угловую зависимость.

Данный механизм взаимодействия нуклонов позволяет построить новую модель ядра, в которой нуклоны объединяются в атомные ядра благодаря объединению кварков в кварковые узлы, в которые собираются кварки соседних нуклонов [2-4].

Согласно данной модели, ядра представляют собой нуклонные конструкции, в которых нуклоны скреплены кварковыми узлами.


III. Практическое использование

В проективной картине Мироздания лептоны имеют такое же строение, как адроны: отличие лишь в том, что центральным керном является не поверхность Боя, а более простые односторонние поверхности: в случае заряженных лептонов – это односторонние сферы, а в случае нейтральных лептонов – односторонние торы.

Естественно предположить, что диаметр отверстия одностороннего тора-нейтрино имеет такую же величину, как диаметр лепестка поверхности Боя. Это означает, что нейтрино способно «надеваться» на лепесток. Результатом данного процесса будет являться выделение энергии, что может быть использовано для создания принципиально нового источника энергии.

Имеется, по крайней мере, 3 механизма выделения энергии:

1. взаимодействие анапольного момента нейтрино с магнитным моментом лепестка, на который «надевается» нейтрино,

2. нейтрино «отрезает» в протоне лепесток с u-кварком, и энергия выделяется за счет отталкивания (+) заряженных продуктов «расщепления» протона,

3. отрезанный лепесток преобразуется в позитрон, и энергия выделяется в результате аннигиляции этого позитрона.


Примечание. Анапольный момент нейтрино создается прямыми связки, намотанными на тор либо в виде левосторонней, либо в виде правосторонней спирали. Это обуславливает различие между нейтрино и антинейтрино и объясняет, почему нейтрино является «левой» частицей, а антинейтрино – «правой».


Какой из этих механизмов дает наибольший выход энергии – покажут будущие эксперименты. Для осуществления этих экспериментов необходимо преодолеть 2 существенные трудности:

а) создать пучок медленных поляризованных нейтрино,

б) создать мишени с очень высокой поляризацией протонов.

Оптимальный способ решения первой задачи – это преобразование в нейтрино фотонов резонансной частоты, энергия которых совпадает с массой нейтрино. Автор предлагает начать эксперименты уже сейчас, хотя точное значение массы нейтрино остается неизвестным: это значение может быть установлено в процессе экспериментов.


Примечание. Достигнутое ограничение на массу нейтрино достаточно жесткое, чтобы приступить к поиску частоты, на которой будет происходить резонансное преобразование фотонов в пары нейтрино-антинейтрино.


Создание источника когерентных нейтрино является одной из важнейших прикладных задач современной физики. Согласно всем законам сохранения, процесс резонансного рождения нейтрино фотонами должен существовать: нужно лишь возможно более точно определить частоту, на которой будет иметь место резонансное преобразование фотонов в нейтрино.

Параллельно с проведением экспериментов можно будет приступить к конструированию источника энергии, который будет работать на данном принципе. Принципиальная схема нового источника энергии описана в [1].

Одним из главных возражений против создания данного источника энергии является малое сечение взаимодействия с нейтрино с веществом. Рассмотрим, какими причинами определяется величина этого сечения.

Сечение процесса, в котором происходит «надевание» нейтрино на лепесток поверхности Боя, является произведением 2-х величин:

1) площади сечения верхней части лепестка, линейный размер которой на порядок меньше размера нуклона: S ~ (0,1*10-13 см)2 ~ 10-28 см2,

2) коэффициента k ~ (Δφ)2/4π, здесь Δφ – максимальный угол между направлением распространения нейтрино и осью лепестка, при котором возможно «надевание» нейтрино-тора на лепесток; 4π – полный телесный угол.


Примечание. Данный коэффициент учитывает произвольность расположения оси лепестка и направления распространения нейтрино.


Если положить Δφ ~ 10-7 рад (это соответствует 0,02 секунды дуги), то сечение будет иметь величину k*S ~ 10-43 см2. Данная величина совпадает с нижней границей сечения взаимодействия нейтрино с веществом. Это позволяет рассматривать описанный механизм в качестве основного механизма поглощения нейтрино низких энергий, когда нейтрино взаимодействует не со всем адроном, а с отдельным лепестком.

Если направление распространения нейтрино и ось лепестка будут коллинеарными, то коэффициент k будет порядка 1, и сечение взаимодействия будет иметь величину ~ 10-28 см2, что достаточно для практических приложений.


Заключение.

В работе предлагается новый взгляд на сильное взаимодействие, в соответствие с которым сильное взаимодействие существует благодаря особой конструкции центрального керна адронов, имеющего форму 3-лепестковой поверхности Боя.

Лепестки поверхности Боя выступают в качестве кварков: каждый кварк – это лепесток поверхности Боя вместе с присоединенной к нему 1/3 или 2/3 долей связки аффинно-проективных прямых.

Данная модель позволяет избавиться от постулата о существовании кварков, наделенных массой, спином, дробным зарядом, «цветом» и «ароматом»: все эти свойства выводятся из конструкции адронов, составленной из поверхности Боя и связок прямых.

Сильное взаимодействие внутри адронов оказывается артефактом, поскольку никаких сил, удерживающих лепестки в составе поверхности Боя, не требуется, а сильное взаимодействие между адронами является проявлением кулоновского взаимодействия кварков, сближенных на предельно малое расстояние.


Выводы

1. Центральной частью каждого адрона является жесткий керн, имеющий форму 3-х лепестковой поверхности Боя.

2. Адроны образуются в результате соединения поверхностей Боя с связками аффинно-проективных прямых.

3. Лептоны имеют такое же строение, только кернами служат односторонние сферы (электрон, позитрон) и односторонние торы (нейтрино, антинейтрино).

4. Связки прямых наделяют частицы материи зарядом, массой, спином: заряд порождается вращением, масса – натяжением, спин – кручением RP1-прямых.

5. Кварки – это лепестки поверхности Боя, соединенные с 1/3 или 2/3 долями связок аффинно-проективных прямых.

6. Существование адронов не требует цветового взаимодействия: удержание кварков в адронах – прямое следствие неотделимости лепестков поверхности Боя.

7. Сильное взаимодействие между адронами – это кулоновское взаимодействие кварковых зарядов, сближенных на расстояниях в десятые и сотые доли Фм.

8. Взаимодействие нейтрино с лепестками поверхности Боя может быть использовано для создания нового класса источников энергии.


ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Проективная картина мироздания // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 17848, 20.01.2013

2. В.А. Шашлов, Нуклоны и ядра // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27770, 10.04.2022

3. В.А. Шашлов, Нуклоны и ядра (II) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27823, 30.04.2022

4. В.А. Шашлов, Нуклоны и ядра (III) // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27843, 11.05.2022



В.А. Шашлов, О природе сильного взаимодействия // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.27879, 26.05.2022

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]

В начало документа

© Академия Тринитаризма
info@trinitas.ru