Дискуссии - Наука

В.А. Шашлов

Предложена самосогласованная модель адронов и сильного взаимодействия.

Цель работы.

Цель работы – описать модель адронов, в которой находят объяснение и существование кварков, и все свойства сильного взаимодействия.

Содержание работы.

В первом разделе описано строение адронов на основе поверхности Боя.

Во втором разделе описана природа цветного и ядерного взаимодействий.

В третьем разделе указано практическое приложение новой модели адронов для создания нового класса источников ядерной энергии.

Постановка проблемы

Исследованию адронов и сильного взаимодействия посвящено чрезвычайно большое количество работ, однако, ни в одной из известных автору работ свойства сильного взаимодействия не выводятся непосредственно из структуры адронов.

Изложение модели адрона, из которой следует существование и свойства сильного взаимодействия, составляет цель данной работы.

I. Строение адронов

Адроны имеют общее со всеми остальными частицами материи строение: в центре располагается жесткий керн, имеющий форму замкнутой односторонней поверхности, и этот керн соединен с связкой вещественных аффинно-проективных R_AР¹-прямых [1].

Примечание. В отличие от обычных (аффинных) прямых, аффинно-проективные прямые способны вращаться: благодаря этому вращению, связки R_AР¹-прямых создают электрические заряды и существует весь класс электромагнитных явлений [2].

Отличие адронов от других частиц заключается в том, что керном является поверхность Боя – замкнутая односторонняя поверхность, содержащая 3 лепестка и имеющая форму одностороннего трилистника.

При соединении связки с поверхностью Боя, составляющие связку прямые распределяются по трем лепесткам одним из 2-х способов:

1) связка равномерно распределяется по всем трем лепесткам, вследствие чего с каждым лепестком соединяется 1/3 доля связки,

2) один из лепестков остается пустым, а предназначенная ему доля связки переходит на другой лепесток, на котором собирается 2/3 связки.

Это позволяет высказать гипотезу, что кварки – это лепестки поверхности Боя, соединенные с 1/3 или 2/3 долей связки R_AР¹-прямых.

Данная модель объясняет сам факт существования кварков и наличие у них дробного заряда с абсолютной величиной 1/3 и 2/3 элементарного заряда (е):

1. существование кварков является прямым следствием, что керном адронов служит поверхность Боя: данная поверхность содержит 3 лепестка и когда поверхность Боя соединяется с связкой прямых, по крайней мере, 2 лепестка становятся кварками,

2. полная связка R_AР¹-прямых порождает элементарный заряд: поскольку с каждым лепестком может связываться только 1/3 или 2/3 доля связки, абсолютная величина заряда кварков может принимать только 2 значения (1/3)е и (2/3)е.

Примечание. Когда лепесток остается свободным, он не образует кварка: в этом случае адроны содержат только 2 кварка, – это мезоны.

Таким образом, кварки не являются первичными (элементарными) частицами, из которых формируются адроны: кварки – это вторичные частицы, которые образуются в процессе образования адронов, когда связки прямых и доли связок величиной 1/3 и 2/3 распределяются по лепесткам поверхности Боя.

Лепестки поверхности Боя выполняют функцию линз, которые фокусируют R_AР¹-прямые вблизи вершин лепестков: в этих фокусах сосредоточены заряд и спин кварков.

Примечание. Заряд и спин создаются вращением и кручением R_AР¹-прямых [1,2].

Удержание (конфайнмент) кварков внутри адронов достигается не за счет каких-либо сил, а вследствие геометрического строения поверхности Боя: кварки невозможно выделить из нуклонов, поскольку лепестки невозможно отделить от поверхности Боя.

Полный спектр адронов получается, как результат всех возможных способов распределения долей связки величиной 1/3 и 2/3 по лепесткам поверхности Боя.

Примечание. Конструкция, состоящая из поверхности Боя и соединенной с ней связки прямых, способна совершать колебательные и вращательные движения: эти колебательно-вращательные возбуждения рассматриваются, как новые виды частиц.

Данная модель объясняет, почему заряд адронов является целочисленным. Причина в том, что адроны образуются в результате 2-х процессов:

1. соединение с поверхностью Боя полной связки R_AР¹-прямых,

2. образование на одном из лепестков виртуальной пары долей связок (+1/3, -1/3) или (+2/3, -2/3): при внесении необходимой энергии, члены этой пары переходят на разные лепестки, образуя реальные кварки, что приводит к рождению новых адронов.

В обоих случаях, заряд адронов автоматически получается целым.

Примечание 1. В Стандартной модели для объяснения того, что сумма дробных зарядов кварков в адронах всегда приводит к целым числам, вводится «постулат бесцветности»: в данной модели этот постулат является излишним.

Примечание 2. В следующем разделе показано, что нет необходимости во введении «цвета» не только как квантового числа, но и как заряда.

II. Сильное взаимодействие.

Сильное взаимодействие имеет 2 аспекта, которые различаются тем, какие частицы участвуют во взаимодействии: кварки или адроны.

1. Сильное взаимодействие между кварками.

Данная разновидность сильного взаимодействия носит наименование «цветовое взаимодействие»: оно введено, чтобы удерживать кварки в составе адронов. Если кварки – это самостоятельные (независимые) частицы, то для объединения в адроны действительно необходимо новое взаимодействие. Именно с этой целью постулируется существование цветового взаимодействия, реализуемое с помощью 8^ми (!) типов 2-цветных глюонов.

В модели адронов на основе поверхности Боя в цветовом взаимодействии нет необходимости: кварки не требуется удерживать в составе адронов, поскольку лепестки являются неотъемлемыми частями поверхности Боя. При отделении от поверхности Боя, лепесток изменяет геометрические и, следовательно, физические свойства: кварки невозможно выделить «в чистом виде», что обуславливает конфайнмент кварков.

2. Сильное взаимодействие между адронами.

Данная разновидность сильного взаимодействия реализуется между нуклонами в атомных ядрах, поэтому его часто называют «ядерное взаимодействие».

В основе современного понимания механизма ядерного взаимодействия лежит высказанная еще в середине 30^х годов прошлого века гипотеза, что ядерное взаимодействие осуществляется посредством обмена мезонами. Однако, столь сложный механизм не требуется: ядерное взаимодействие можно объяснить, исходя из расположения кварковых зарядов вблизи поверхности адронов и используя только законы электромагнитного взаимодействия.

Поскольку заряды располагаются вблизи вершин лепестков поверхности Боя, то при непосредственном контакте адронов своими вершинами, кварковые заряды сближаются на расстояние ~ 2d, где d – расстояние от кваркового заряда до вершины. Естественно предположить, что данное расстояние примерно в 20 раз меньше радиуса нуклона r ~ 0,84 Фм, поэтому d ~ (1/20)r ~ 0,04 Фм и 2d ~ 0,08 Фм. На таком расстоянии, энергия кулоновского взаимодействия зарядов u-кварка и d-кварка достигает нескольких Мэв: этой энергии достаточно для объединения нуклонов в атомные ядра.

Таким образом, взаимодействие между адронами осуществляется по тем же законам, по которым взаимодействуют электрические диполи.

Примечание 1. В случае барионов, «диполи» содержат 3 заряженные вершины: их целесообразно рассматривать, как 3-х зарядные ионы.

Примечание 2. Закон взаимодействия «адронных диполей» усложняется тем, что при сближении лепестков они деформируются, вследствие чего изменяется положение их фокусов – кварковых зарядов: диполи являются нежесткими.

Данная модель объясняет все свойства меж-адронного взаимодействия, включая изменение знака взаимодействия на расстоянии r ~ 0,4 Фм. Это расстояние имеет физический смысл удвоенного размера центральной части поверхности Боя («пестика» одностороннего трилистника): когда адроны сближаются на такое расстояние, дальнейшее проникновение друг в друга (за счет раздвигания лепестков) становится невозможным.

Примечание. Это интерпретируется, как отталкивающий потенциал бесконечной величины, однако данный потенциал возникает не из-за обмена более тяжелыми мезонами, а вследствие непроницаемости центральной части кернов адронов.

В результате диполь-дипольного взаимодействия, группы нуклонов собираются в «комочки» подобно тому, как это делают обычные диполи. В результате, образуются нуклонные конструкции, в которых нуклоны занимают фиксированные положения: данные конструкции представляют собой атомные ядра.

В нуклонных конструкциях вершины лепестков соседних нуклонов состыкуются друг с другом, образуя «кварковые узлы», в каждом из которых собирается (n + m) кварковых зарядов, n – число u-зарядов, m – число d-зарядов. Положение кварковых узлов в составе нуклонных конструкций также строго фиксировано.

Кварковые узлы служат креплениями, удерживающими нуклоны в ядрах.

Положение и вид кварковых узлов определяется путем построения моделей нуклонных конструкций. Для каждого ядра можно в масштабе 10¹³ : 1 построить модель, состоящую из прямоугольных тетраэдров, которые моделируют пространственную форму поверхности Боя, и на этой модели определить положение нуклонов и кварковых узлов в конструкции исследуемого ядра. Тем самым, будет найдено распределение масс, зарядов и спинов по объему ядра, что позволяет вычислить электрический и магнитный моменты.

Построив модели нуклонных конструкций и вычислив электрические и магнитные моменты всех ядер, можно убедиться в справедливости конструктивной модели ядра.

Примечание. Для легких стабильных ядер (до ¹⁷О) данные вычисления уже проведены и показали хорошее согласие с экспериментальными величинами [3].

III. Новый класс источников ядерной энергии

Особенностью конструкций ядер ²Н и ³Н является то, что в них все кварковые узлы являются слабо связанными. Более того, практически вся энергия связи сосредоточена в одном узле, а суммарный вклад остальных узлов на порядок меньше. Это означает, что в ядрах ²Н и ³Н имеются узлы, энергия связи которых не превышает ~ 0,1 Мэв.

Если такой энергией воздействовать на самый слабый узел в изолированном ядре ²Н (³Н), то в силу закона сохранения энергии, разрушение ядра не произойдет. Однако, если ядро находится в тепловом контакте с окружающей средой, то данной энергии будет достаточно: остальная часть энергии, требуемая для разрушения ядер ²Н, ³Н, будет черпаться из энергии этой среды.

Реакция расщепления ядер ²Н, ³Н на протоны и нейтроны будет приводить к охлаждению окружающей среды. Однако, образовавшиеся в результате расщепления нейтроны будут вступать в реакции с ядрами окружающих атомов, и в этих реакциях будет выделяться энергия, превышающая энергию, затраченную на расщепление ²Н, ³Н.

Энергия, выделяющаяся в реакциях нейтронного захвата, в несколько раз больше энергии, требуемой для расщепления ²Н, ³Н, поэтому охлаждение будет с избытком компенсироваться нагревом, и данный цикл ядерных реакций будет экзотермическим.

Чтобы запустить данный цикл, достаточно, чтобы всего 1% выделяющейся в реакциях нейтронного захвата энергии затрачивалось на разрушение наиболее слабых узлов в конструкциях ядер ²Н, ³Н: при выполнении данного условия этот цикл станет самоподдерживающимся и будет протекать в режиме цепной реакции.

Принципиальная возможность осуществления такого цикла ядерных реакций, состоящего из 2-х этапов, на одном из которых энергия будет поглощаться, а на другом – выделяться, не должна вызывать возражений у серьезных физиков. Единственным техническим препятствием является создание рабочего тела, в котором атомы дейтерия и трития будут распределены с высокой степенью однородности и плотностью: пропорция к количеству атомов основного вещества должна быть близкой к 1:1.

Современные технологии способны справиться с этой проблемой. Более подробно, данный механизм извлечения ядерной энергии изложен в [4].

Заключение.

Предложена самосогласованная модель адронов и сильного взаимодействия, в которой сильное взаимодействие является прямым следствием структуры адронов.

Данная модель адронов является составной частью проективной модели строения материи, согласно которой все объекты материального мира, построены из элементов внутреннего проективного пространства: замкнутых поверхностей и связок прямых.

Модель адрона в виде связки R_АP¹-прямых, в центре которой расположена поверхность Боя, представляется весьма сложной: она предполагает существование внутреннего пространства, в котором имеются бесконечно удаленные элементы. Однако, введение внутреннего проективного пространств с лихвой компенсируется существенным упрощением теоретической модели сильного взаимодействия: цветовое взаимодействие становится не нужным, а ядерное взаимодействие сводится к электромагнитному.

Более того, гипотеза о наличии внутреннего проективного пространства позволяет построить целостную концепцию Мироздания, в которой находят решение даже такие «глухие» проблемы, как природа квантов действия и фотонов [5].

В соответствие с предлагаемой моделью, кварки не являются первичными элементами Мироздания, а формируются в процессе образование адронов, когда связки прямых распределяются по лепесткам поверхности Боя. Так как лепестки являются неотъемлемыми частями поверхности Боя, кварки являются неотъемлемыми частями адронов, поэтому для удержания кварков в адронах не требуется никакое взаимодействие.

Что касается сильного взаимодействия между адронами, то оно осуществляется в соответствие с хорошо известными законами электромагнетизма: необходимо лишь учесть, что положение кварковых зарядов фиксировано вблизи поверхности адронов силами не электромагнитной природы (геометрическими свойствами поверхности Боя).

Выводы.

1. Адроны обладают жестким керном, имеющим форму поверхности Боя.

2. Кварки образованы на основе лепестков поверхности Боя.

3. Цветовое взаимодействие – это артефакт, не отвечающий реальности.

4. Ядерное взаимодействие – это кулоновское взаимодействие кварковых зарядов, сближенных на расстояние в сотые доли Фм.

5. Возможно создать новый класс источников ядерной энергии, в которых цепная реакция будет включать стадию поглощения энергии.

ЛИТЕРАТУРА

1. В.А. Шашлов, Проективное миропознание // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28296, 22.01.2023

2. В.А. Шашлов, О природе электромагнитного поля // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28327, 08.02.2023

3. В.А. Шашлов, Конструкции ядер ¹⁷О, ¹⁷F // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 27683, 06.03.2022

4. В.А. Шашлов, Третий путь ядерной энергетики // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28197, 30.11.2022

5. В.А. Шашлов, Откуда берутся кванты действия и фотоны // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ. 28361, 01.03.2023

[Обсуждение на форуме «Публицистика»]