Таблица основных структурных форм физического вакуума

Владимир ЛЕБЕДЕВ, Александр ПРИЛУЦКИЙ

Введение

В истории физики можно выделить несколько «критических точек». Одна из таких точек, возможно, связана с именем английского физика П. Дирака. Общеизвестно, что в 1928 г. Дираком было теоретически предсказано существование позитрона [2]. Однако в первом варианте эта гипотеза звучала несколько иначе: продуктами диссоциации вакуума являются протон и электрон. На первый взгляд гипотеза не выдерживает критики – при диссоциации двух идентичных зарядов должны формироваться равные по массе частицы различного знака. На основании этого «очевидного утверждения» первый вариант гипотезы не рассматривался.

Сейчас известно, что вид реакции диссоциации определяется свойствами среды. В полупроводниковых переходах процесс протекает по другому пути – образуется «легкий носитель» и «инертная дырка» (электронная и дырочная проводимость). Кроме простой реакции «диссоциации вакуума», априори, нельзя исключить существование и более сложных реакций переноса зарядов. Результатом такой реакции должны быть некоторые «измененные состояния», характеризующиеся «недостатком» и «избытком» заряда.

Динамическая Концепция Реальности (ДКР) [3, 4] может показаться логическим парадоксом. Но хронологически ДКР появилась после этой и следующей работы, как попытка объяснения уже полученных результатов. Нам показалось целесообразно выстроить схему в обратном порядке: в разделе «дано» – ДКР, а в разделе «требуется определить» – свойства частиц. Несмотря на конспективный стиль изложения, весь материал по последнему разделу занял довольно большой объем, и работа была разделена на две части: «Таблица...» и «Методика вычисления параметров...». В этих работах будут рассмотрены свойства только простейших зарядовых комбинаций.

1. Определение базисного заряда

В ДКР материальный мир описывается как последовательность статических состояний. Существует период смены состояний, эквивалентный кванту времени. Соответственно существует некоторая естественная система единиц, отнесенная непосредственно к физическому вакууму («встряхивание» и «мера огня» Гераклита [5]).

Из трех не инвариантных величин сантиметр – грамм – секунда, характеризующих вакуум, можно составить несколько инвариантов:

• инвариант с размерностью скорости;
• инвариант с размерностью произведения массы на длину (время).

Произведение инвариантов имеет размерность момента импульса и можно ожидать, что такая константа должна быть универсальной, т.е. участвовать в описании самых различных процессов. Универсальная константа с размерностью момента импульса хорошо известна как постоянная Планка. Выполним формальную операцию: умножим постоянную Планка на скорость света. Получим линейно зависимый инвариант с размерностью квадрата электрического заряда (система единиц СГС). Назовем эту величину «базисным зарядом».

2. Некоторые свойства базисного заряда

2.1. Физический вакуум, по определению ДКР, является источником материи или «сырьем» и, в основном состоянии, может иметь только нулевые значения массы (энергии). Представим каждый элемент физического вакуума как сумму двух базисных зарядов, различного знака. Определим понятие «материя», как нарушение баланса базисных зарядов.

2.2. Можно предположить, что базисный заряд будет пропорционален существующим зарядам. Для электрического заряда это предположение имеет определенный физический смысл – отношение квадрата единицы электрического заряда к базисному заряду хорошо известно как «постоянная тонкой структуры» [6]. Если базисный заряд является основным, то электрический заряд можно рассматривать как некоторое вторичное (генерированное) состояние. «Жесткий» тип такой связи представлен в табл. 1. Под термином «жесткий» понимается полная, в том числе знаковая связь. Конечно фактическое совпадение знаков «+» – «+» является случайным.

Таблица 1

2.3. Сильное взаимодействие формирует основную компоненту массы покоя адронов. Было установлено, что величина этого взаимодействия соответствует зарядовой комбинации и пропорциональна числу базисных зарядов (более подробно эти вопросы будут рассмотрены в следующей работе).

2.4. Константы гравитационного взаимодействия пропорциональны базисному заряду и могут быть получены из следующей системы уравнений:

• базисный заряд равен произведению скорости света на гравитационную массу и гравитационную длину;
• внутренняя энергия гравитационной массы связана в гравитационном поле.

Значение гравитационной длины совпадает, при этих условиях, с общепринятой.

3. Основные структурные формы

3.1. Рассмотрим частицы как комбинации базисных зарядов. Используем следующие эмпирические правила:

• базисные заряда могут принимать состояния, разрешенные табл. 1;
• разрешены только комбинации электрически заряженных базисных зарядов различных знаков;
• разрешены комбинации не заряженных базисных зарядов одного знака;
• заряд некоторой комбинации равен сумме исходных зарядов;
• спин (в относительных единицах) некоторой комбинации равен базисному заряду, деленному на 2hc;
• относительный электрический заряд может быть равен 0 или ± 1.

Уровень 1. Базис (физический вакуум или «сырье»), по определению:

АВ = ВА = ав = ва = 0.

В основном состоянии все физические параметры, кроме времени (длины), равны нулю.

Уровень 2. Стабильные частицы.

Запишем гипотетическую реакцию переноса полного заряда (варианты №1, 2):

ва + ва = А + Вав, перенос заряда В;

ва + ва = В + Ава, перенос заряда А.

Получим два группы частиц: «дырок» – А, В и «носителей» – Вав, Ава.

При идентификации будем исходить из следующего предположения:

• в состояниях А и В базисный заряд не связан и такие частицы должны участвовать в сильном взаимодействии;
• в состояниях Вав и Ава возможность появления сильного взаимодействия исключена компонентами комбинаций ав и ва.

Стабильным частицам, как первым комбинациям состояний базиса, соответствуют:

• протон и антипротон: А и В, не может иметь собственных возбужденных состояний;
• электрон и позитрон: Вав и Ава, имеет собственные возбужденные состояния, например, мюон (В)ав;
• фотоны: аа и вв, возможно создают пространственные структуры.
• нейтрино и антинейтрино: в и а, аналогично.

Фотонам и нейтрино соответствуют циклические процессы направленного переноса электрически нейтральных состояний (варианты №3, 4) базисных зарядов. Других стабильных состояний, вероятно, нет.

Уровень 3. Не стабильные частицы.

Создаются из стабильных частиц электрически заряженными базисными комбинациями различного знака. Обозначим взаимодействующие заряды: (Х-У).

Нейтрон и антинейтрон: (А-Вв) и (В-Аа).

Пион: ва(В-А)ва.

Пион (–) и пион(+): ва(В-А)Ва и вА(В-А)ва.

Комбинация А-В не создает частицы (проверяется расчетом).

Комбинации вида В-В и А-А запрещены.

3.2. Реакции свободного базиса.

ав = а(инверсия в) = аа

ав = в(инверсия а) = вв

ав = а(инверсия в) = а + а

ав = в(инверсия а) = в + в

4. Примеры реакций распада

Реакции распада 3 уровня проходят с понижением уровня комбинаций на единицу. Для более высоких уровней существуют исключения, вызванные структурным преобразованием систем зарядов.

4.1. Гипотетическая реакция распада нейтрона:

(А-Вв) = (А-Вв) + а(инверсия в) = А + Вав + а

или общепринятом виде:

n → p + e^– + ν^~.

Распад антинейтрона

(В-Аа) = (В-Аа) + в(инвесия а) = В + Ава + в.

4.2. Распад мюона, как гипотетический процесс переноса возбуждения:

(В)ав = (В)ав + ав = Вав + а(в) = Вав + а + в

(А)ва = (А)ва + ав = Ава + в(а) = Ава + в + а.

Общим для распадов, вызванных слабым взаимодействием, является следующий тип реакций:

ав = (Х)а + в или аа = (У)а + а.

4.3. Распад нейтрального пиона. Эти реакции всегда должны проходить без генерации нейтрино или с генерацией пар нейтрино (комбинация пиона четна по базисным зарядам):

ва(В-А)ва = аа + вв + ав = аа + вв. Основной распад.

ва(В-А)ва = аа + вв + а(инверсия в) = аа + вв + аа. Трех фотонный распад.

ва(В-А)ва = ваВ + авА.

ва(В-А)ва = ва(В-А)ва + а(инверсия в) = ваВ + авА + аа или

ва(В-А)ва = ва(В-А)ва + в(инверсия а) = ваВ + авА + вв.

ва(В-А)ва = ваВ + авА + а(инверсия в) = ваВ + авА + а + а и т.д.

4.4. Распад заряженного пиона. Эти реакции всегда должна проходить с генерацией нечетного числа нейтрино (из четной по базисным зарядам комбинации 3 уровня без нейтрино невозможно получить нечетный второй уровень, соответствующий электрону или позитрону):

ва(В-А)Ва = (В)ав + ав + а = Вав + а + в + а.

вА(В-А)ва = Ава + ав + в = Ава + в, или

ва(В-А)Ва = Вав + ав + а = Вав + а

вА(В-А)ва = Ава + а(инверсия в) + в = Ава + аа + в, или

вА(В-А)ва = Ава + в(инверсия а) + в = Ава + вв + в, или

ва(В-А)Ва = Вав + а(инверсия в) + а = Вав + аа + а, или

ва(В-А)Ва = Вав + в(инверсия а) + а = Вав + вв + а

вА(В-А)ва = вА(В-А)ва + ав + ав = ва(В-А)ва + Ава + в и т.д.

Запрещенными являются реакции типа:

вА(В-А)ва = Ава + аа + вв.

Интересно, что, в общем случае, запрет не связан с законом сохранения электрического заряда, энергии и т.д., а является прямым следствием сохранения общего числа базисных зарядов, до и после реакции, учитывая, конечно, что в левую часть реакции может быть добавлено n(ав) элементов, соответствующих основному состоянию физического вакуума.

Как правило, «привлечение дополнительных элементов» происходит в процессах множественной генерации частиц (космические ливни, ускорители, взаимодействие излучения с веществом и т.д.).

5. Таблица основных форм

Таблица 2

6. Обсуждение

6.1. Связанные базисные заряды создают пространственную структуру, имеющую высокую энергию связи. Процесс движения, основанный на бытовых представлениях, в такой среде невозможен, что и явилось одной из причин разработки ДКР.

6.2. Элементарные частицы представимы в виде комбинаций базисного заряда. Это веский аргумент в пользу формирования материи в результате пространственно – временной развертки состояний одного единственного заряда. Дополнительным подтверждением является полная идентичность однотипных частиц.

6.3. Авторы не берутся оспаривать современные концепции и теории. ДКР была разработано сравнительно давно и слабо связана с достижениями последних десятилетий. Вопрос о существовании таких связей остается пока открытым. В следующей работе мы попытаемся доказать, что на основе представленных зарядовых комбинаций и основных понятий ДКР можно построить универсальную систему уравнений для вычисления масс покоя некоторых типов частиц (адронов). Для примера, расчетное значение массы заряженного пиона примерно равно ~ 139,569 МэВ, эксперимент ~ 139,5673(7) МэВ [7]. Результаты расчетов по другим частицам вы можете посмотреть в табл. 2 на сайте [8].

6.4. Правила создания и распада сложных зарядовых систем остаются до конца не изученными и, зачастую, не предсказуемыми. Зарядовую комбинацию нейтрона удалось установить в обратном порядке: в начале было получено уравнение и затем построена зарядовая комбинация. Однако, даже на основании этих далеко не совершенных представлений, удается установить новые свойства известных реакций и ограничить число неизвестных, например, разрешено:

γ + р → n + π⁺

или в состояниях базисного заряда:

вв + А = вв + А + 3ав = вв + А + АВ + АВ + ав = (А – Вв) + ав(А-В)Ав.

Запрещено:

γ + р →/→ n + π⁺ + ν

γ + р →/→ n + е⁺

и т.д.

Таким образом, проверка гипотезы сводится к формальному анализу существующих и запрещенных реакций, как, соответственно: разрешенных и запрещенных комбинаций базисных зарядов.

Выводы

1. Элементарные частицы являются измененным состоянием физического вакуума.
2. Существует «жесткая» связь между электрическим и базисным зарядами. В силу этого запрещен, например, протон (спин +1/2) с отрицательным электрическим зарядом.
3. Слабому взаимодействию соответствуют реакции определенного типа.
4. Сильному взаимодействию соответствует взаимодействие базисных зарядов различного знака. Частицы, имеющие массу покоя, формируются только из электрически заряженных базисных зарядов или являются состоянием одного электрически заряженного базисного заряда (протон и антипротон).

Литература

1. Heisenberg W. The Representation of Nature in Contemporary Physics. – «Daedal us», 1958, v. 57, p. 100.
2. Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. М., Атомиздат, 1977, 272 с.
3. Лебедев В.Н., Прилуцкий А.С. Новые физические подходы к оценке степени информационно – полевых влияний. Сборник научных работ. Днепропетровск, ДМИ, 2003, 255 с.
4. Лебедев В.Н., Прилуцкий А.С. Физическая картина мира как синтез некоторых античных и современных представлений. НиТ, 2005.
5. Фрагменты Гераклита. Перевод М.А. Дынника.
6. Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А.М. Прохоров. – М.: Сов. Энциклопедия, 1984. – 944 с.
7. Физические величины: Справочник. Бабичев А.П. и др.; Под редакцией Григорьева И.С., Михайлова Е.З. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 1232 с.
8. Лебедев В.Н. Динамическая концепция реальности система единиц.

Дата публикации:

4 октября 2005 года