ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ

 

4. ОБ "ЭЛЕМЕНТАРНЫХ" ЧАСТИЦАХ

 

Рассмотрение подробностей, являющихся очевидными следствиями излагаемых взглядов увело бы нас далеко в сторону от главной цели - показать выход из тупика, куда зашло развитие современной физики и придать новый импульс этому развитию, памятуя о том, что даже маленький шаг к истине вызывает лавину практических приложений. Если можно сомневаться в том, что автор излагает истину, то можно быть уверенным в том, что он излагает альтернативный путь к истине в тех обстоятельствах, когда официальный путь казался единственным. Поэтому нет смысла поддаваться искушению объяснять все подряд, чтобы не множить ошибки и не дискредитировать новую физику. Раньше естествоиспытатели были более щепетильны в этом вопросе, чем сейчас. Вспомним знаменитое Ньютона: “гипотез не изобретаю” или высказывание Ф. Энгельса о “тепловой смерти” Вселенной: “Излученная в мировое пространство теплота должна иметь возможность каким-то путем, - путем, установление которого будет когда-то в будущем задачей естествознания, - превратиться в другую форму движения, в которой она снова может сосредоточиться и начать активно функционировать”. В главе “Проблемы космологии”  дан исчерпывающий ответ на этот вопрос.

В связи с выяснением особенностей движения частиц и причин появления их "волновых" свойств, есть смысл от волновой квантовой механики вернуться к "шарикам" и попытаться построить теорию "элементарных" частиц на основе наглядных представлений от которых, в свое время, безответственно отказались, т.е. на основе неоклассических детерминистских представлений. Ортодоксальная физика в принципе не способна рассматривать строение атомов, атомных ядер и элементарных частиц из-за соотношения неопределенностей Гейзенберга. Только реабилитация детерминизма в науке способна ее двигать дальше, что со всей очевидностью показано в этой книге.

Несмотря на значительный экспериментальный материал, накопленный в последнее время по элементарным частицам, теория элементарных частиц продолжает оставаться в тупике, что является следствием ошибочных представлений еще на уровне атома.

Здесь несколько слов необходимо сказать о методологии познания истины в современной науке. Если на заре развития науки главными ориентирами в познании истины были здравый смысл и ясные образные представления на нем основанные, то теперь приходится констатировать, что преобладает упрощенный, скорее технический, чем научный подход. Берут модель, в абстрактном виде отражающую не сам объект, а только некоторые характерные свойства его, обрабатывают модель математическим аппаратом и почти всегда получают достаточно хорошее качественное, а иногда и количественное согласие с опытом, если модель (фактически это математическая модель) более или менее удачно выбрана (фактически подогнана под нужный ответ изначально). Порочность такого метода познания истины очевидна, при этом мы не столько приближаемся к ней, сколько ставим себя в зависимость от собственных заблуждений, этот метод гарантирует только от грубых ошибок, хотя и они возможны. Доходит до абсурда, когда физик ставит своей главной задачей решение не физических, а математических проблем. При этом приходится умалчивать о появляющихся противоречиях, чтобы сохранить в нашей теории видимость научного достижения, фактически же она представляет собой математическое упражнение, полезное только для технических приложений. Авторов таких теорий легко загнать в тупик дополнительными вопросами. С другой стороны, если теория основана на здравом смысле и ясных представлениях, то дополнительных вопросов, как правило, не возникает, нет необходимости даже в математическом аппарате, который в этом случае играет подобающую ему вспомогательную роль лишь уточняя наши представления, а не создавая их. Наука призвана понимать, объяснять и предсказывать. Божественная функция созидания стоит перед инженерами. Математика является инструментом созидания, а не познания. Современная физика изобилует примерами порочного метода познания. Здесь можно указать лишь некоторые. Мы разработали квантовую физику, не разобравшись, что же такое корпускулярно-волновой дуализм частиц, мы придумали уравнение Шредингера “правильно” отражающее лишь волновую ипостась частиц и мучаемся с его решением, уверовав, что в нем ответы на все вопросы. Мы создали теорию обменного взаимодействия, не имея представления ни о строении взаимодействующих частиц ни о детальном механизме этого взаимодействия. “Взаимодействия частиц друг с другом, проявляющиеся в их притяжении или отталкивании, описываются как виртуальный обмен частиц квантами поля, соответствующего данному виду взаимодействия. Точный механизм взаимодействий частиц в настоящее время неизвестен”. Б.М. Яворский и А.А. Детлаф “Справочник по физике”, “Наука”, М., 1964, стр.786.

Мы разрабатываем капельную, оптическую и т.п. модель ядра не зная, что собой представляют ядерные силы; мы пользуемся принципом запрета Паули, не признаваясь самим себе в том, что этим мы фактически нелегально протаскиваем новый тип взаимодействия, и нужно в этом случае говорить и о "силе Паули" и об "энергии Паули". Мы продолжаем усердствовать в комбинациях квантовых чисел, чтобы объяснить свойства атомов не обращая внимания на собственные исходные посылы о “простом” квантовании; пользуясь успехами в практическом освоении ядерной энергии, мы готовы вытрясти карманы налогоплательщиков, чтобы построить монстры ускорителей частиц - авось что-нибудь обнаружим из предсказаний авторитетов, вместо того, чтобы предварительно получить четкую картину, сидя за письменным столом - примеры можно продолжить.

Особенно обидно то, что описание экспериментов в доступной широкому кругу читателей литературе (которое значительно важнее их интерпретации) производится не объективно, а предвзято, не давая возможности читателю делать самостоятельные выводы. Ортодоксы разжевывают результаты опытов в процессе их описания, а не после, вынуждая читателя употреблять уже бывшее в употреблении. Поэтому у молодежи складывается впечатление, что уже все давно изобретено и открыто и пропадает желание идти в науку.

Мы уже получили универсальную функцию отталкивательной потенциальной энергии (1.4). Потенциальной энергией притяжения будет гравидинамическое притяжение, причем близко расположенные частицы, обращающиеся вокруг центра гравидинамического взаимодействия, дополнительно к собственному стремлению к центру, будут испытывать притяжение за счет аналога силы Лоренца, действующей на каждую частицу при движении в гравидинамическом поле другой частицы, и это притяжение значительно превышает собственное. При этом надо заметить, что гравитационные заряды всегда притягиваются, аналогично взаимодействию противоположно заряженных электрических зарядов, поэтому взаимодействие противоположно направленных “гравитационных токов” будет аналогично магнитному взаимодействию проводников с электрическим током, в которых электрические токи текут в одном направлении. Все это справедливо для взаимодействия двух частиц вещества (например, нейтрино) или антивещества (антинейтрино). Ниже будет показано, что при движении вещества и антивещества относительно друг друга, например, в фотоне, гравидинамическое притяжение очень слабое, но, в этом случае, частицы притягиваются на большем расстоянии электростатически, т.к. они заряжены противоположными электрическими зарядами и фактически двигаются параллельно друг другу при скорости света. Гравидинамическое взаимодействие на близком расстоянии проявляет себя как сильное или ядерное взаимодействие, и оно присуще любым частицам с массой покоя отличной от нуля, вращающимся вокруг собственной оси. Здесь нужно заметить, что, как будет видно из дальнейшего, частиц с нулевой массой покоя не существует и вообще понятие “массы покоя” условно. В масштабах ядер атомов и тем более "элементарных" частиц гравидинамическое взаимодействие намного превышает электростатическое взаимодействие, поэтому последнее очень слабо влияет на энергетику этих частиц (относительно нейтрона, имеющего специфические особенности в этом плане, разъяснения последуют позже).

С точки зрения новой физики принцип построения “элементарных” частиц прост. Они представляют собой гравидинамические системы, устойчивость которых определяется тем, что составляющие частицы находятся в потенциальной яме, определяемой гравидинамическим “притяжением” и универсальным отталкиванием, при этом составляющие частицы движутся по круговым орбитам со световой скоростью (вернее со скоростью, очень близкой к предельной, о которой ниже). В этих условиях наблюдается значительный релятивистский рост массы составляющих “элементарных” частиц. Естественно, что момент количества движения каждой составляющей “элементарной” частицы на орбите равен моменту количества движения в свободном состоянии. Ортодоксальная физика не знает, как устроены элементарные частицы. Предположения ортодоксов относительно их устройства абсурдны с точки зрения новой физики. Кроме того, соотношения неопределенностей Гейзенберга накладывают запрет на саму возможность рассмотрения какой-либо структуры в области пространства, сравнимой с размерами частицы.

“Уже первое знакомство со свойствами элементарных частиц показывает, насколько разнообразны эти свойства и насколько разнородны лежащие в их основе принципы и законы. При более внимательном знакомстве с миром элементарных частиц такое положение еще более усугубляется и создается впечатление едва ли не хаоса. Нет даже двух частиц, массы которых были бы связаны простым численным соотношением. Времена жизни частиц произвольным образом меняются от самого короткого (~10-23 сек) до самого длинного (стабильные частицы). Невозможно объяснить, почему частицы имеют те или иные квантовые числа. Свойства многих частиц вообще связаны с фундаментальными законами природы, смысл которых еще далеко не ясен исследователям. Каждая характеристика частиц, очень возможно, служит небольшим замаскированным входом в целый лабиринт неизвестных явлений, неожиданностей, открытий. В такой ситуации любой упрощенный подход к решению проблемы систематизации элементарных частиц, конечно, обречен на полную неудачу (время покажет! - В.К.). Правда, отмечены некоторые эмпирические факты, которые, возможно, подсказывают нам решение, еще не найденное. Так, известна формула японского физика Намбу, отражающая особенность спектра масс частиц. Оказывается, массы большого числа частиц кратны величине 137me  или половине этой величины. Заметим, что величина, обратная постоянной тонкой структуры, также равна 137. (Скоро мы выясним физический смысл этого совпадения - В.К.). Предметом же главных усилий физиков-теоретиков является исследование подходов к проблеме систематизации частиц, основанных на уже достигнутых знаниях о фундаментальных законах природы, подтвержденных всем опытом естествоиспытателей”. “О систематике частиц”, “Атомиздат”, М., 1969, стр.121-122.

К сожалению, новая физика не может сравнить свои представления об устройстве элементарных частиц с представлениями официальной физики, т.к. последние отсутствуют. “Если частица распадается на какие-либо частицы, то нельзя сказать, что продукты распада содержались в ней в виде составных частей. В самом деле, часто бывает, что одна и та же частица распадается несколькими различными способами. С другой стороны, электрон, например, при переходе в атоме с одного уровня энергии на другой испускает фотон, длина волны которого, а, следовательно, и размеры во много раз больше не только самого электрона, но и атома. (Это утверждение справедливо не к самому фотону, а к его винтовой траектории - В.К.). Поэтому нельзя говорить, что фотон находился внутри электрона, как его составная часть. Таким образом, до сих пор еще не совсем ясно, что понимать под структурой элементарных частиц”.  (Подчеркивание мое - В.К.). Г.Е. Пустовалов, “Атомная и ядерная физика”, Издательство Московского университета, 1968, стр.22-23.

Теперь можно изобразить все известные и мыслимые "элементарные" частицы состоящими из трех фундаментальных частиц (с их античастицами): нейтрино, электрона и протона. Базовой частицей, из которой состоят все, в том числе и фундаментальные частицы, является электронное нейтрино  (и антинейтрино ). Те же принципы справедливы и для всех резонансов, поэтому о них речь вести будем вскользь, чтобы не перегружать изложение.

При изучении элементарных частиц нужно постоянно иметь в виду то обстоятельство, что твердо установленный экспериментальный факт превращения энергии в массу и наоборот приводит к большому разнообразию возникающих в микромире частиц. Высокая энергетическая насыщенность процессов с элементарными частицами позволяет не ограничиваться только генерированием фотонов (как это делает атом при электронных переходах), но приводит к возникновению практически любых известных частиц, которые, однако, в подавляющем большинстве являются возбужденными состояниями, поэтому неустойчивы. Это обстоятельство затрудняет выявление истинного состава неустойчивых “элементарных” частиц.

Нам будет полезна формула, по которой можно посчитать магнитный момент частицы. Известно, что магнитный момент контура с электрическим током:

                                                                                  (4.1),

где С - электродинамическая постоянная (численно равная скорости света), I - ток, а S - площадь контура.

                                                                                    (4.2),

а                                                               (4.3),

где Т - период обращения электрона, e - заряд электрона, r - радиус его орбиты. Подставив (4.3) в (4.2) и все в (4.1) и учитывая, как будет показано позднее, что составляющие элементарных частиц движутся со световой скоростью, т.е. V~C, найдем:

                                                                     (4.4).

Для нерелятивистского случая (V<C), уравнение (4.4) будет иметь вид:

                                                               (4.5).

В (4.4) или (4.5) можно ввести орбитальный механический момент электрона, равный  и учитывая, что , где h - постоянная Планка, будем иметь:

                                                (4.6).

Выражение (4.6) есть магнетон Бора , т.е. магнитный момент свободного или связанного в атоме электрона. Напомню читателю, что официальная наука считает механический момент электрона равным  и для нее именно эта величина имеет принципиальное значение. Если же принять момент импульса электрона равным  (что подтверждается и совпадением рассчитанных масс “элементарных” частиц с экспериментально найденными ниже), т.е. , то, подставляя сюда , где h - постоянная Планка, и =2×r, получим формулу де Бройля: , которая подтверждена экспериментально, в том числе и для электрона. Если же принять значение момента импульса электрона равным , то получим значение длины волны электрона вдвое меньше экспериментального: .

К сожалению, мы не имеем другого уравнения, кроме закона сохранения момента импульса для того, чтобы посчитать размеры элементарных частиц, зная их массу. Однако, как выяснится ниже, положение спасает то обстоятельство, что размеры элементарных частиц оказываются почти одинаковыми, кроме некоторых. Это обусловлено сильным взаимодействием, т.е. очень крутыми стенками потенциальной ямы, в которой движутся частицы. Поскольку закон сохранения момента импульса нерушим, а скорость орбитального движения составляющих элементарных частиц не может превышать скорости света (позднее мы выясним причину этого), то это обстоятельство вынуждает природу увеличивать массу составляющих элементарных частиц с уменьшением радиуса их орбитального движения. Закон сохранения момента импульса для нерелятивистского случая (V<C):

                                                            (4.7),

где m0 - нерелятивистская масса тела, а  - постоянная, зависящая от момента импульса тела (для момента ,  = Vr =1,15756 см2/сек для электрона). Для релятивистского случая (C~V):

                       S=mCr                                                   (4.8),

где m - релятивистская масса тела, С - скорость света.

Пока справедливо уравнение (4.7) увеличение массы тела с увеличением скорости невозможно (если ни одна составляющая данного тела не движется со световой скоростью, см. ниже). Когда справедливо уравнение (4.8), увеличение его скорости невозможно, а масса обратно пропорциональна радиусу орбиты тела. Приравнивая (4.7) и (4.8), найдем, чем определяется масса любого тела имеющего массу покоя (которое может иметь нулевую поступательную скорость):

                                                                  (4.9).

Уравнение (4.9) показывает, что масса тела определяется моментом его импульса и радиусом траектории, следовательно, гравитационная и инертная масса одно и то же. Мало того, релятивистский прирост массы является столь же полноценной массой, как и “неподвижная”, поскольку последняя также является релятивистской. “В системе трех тел - Солнце, Земля и вращающаяся вокруг нее Луна - любая разница между инертной массой и гравитационным зарядом проявится в их относительном движении... полученный результат (с помощью лазерного луча, отраженного от зеркала на Луне - В.К.) ознаменовал собой еще одно полное торжество теории Эйнштейна: инертная масса и гравитационный заряд с учетом гравитационной энергии связи совпадают с точностью до 10-11. Этот впечатляющий успех теории Эйнштейна подчеркивает высочайшую количественную точность его интерпретации гравитационного заряда как проявления кривизны пространства-времени”. “Фундаментальная структура материи”, “Мир”, М., 1984, стр.196. Оставляя в стороне фанфарный стиль этой цитаты, обращаю внимание читателя на то, что равенство инертной и гравитационной масс является не результатом теории Эйнштейна, а исходной гипотезой этой теории. При чем тут кривизна пространства-времени не могу объяснить, поскольку сам не понимаю.

Для тел, в представлении официальной науки не имеющих массы покоя (движущихся всегда со скоростью света) масса определяется фактически таким же уравнением:

                                                                    (4.10),

где S - момент импульса тела.

Наложив на (4.9) условие m=m0 , можно найти максимальный радиус движения частицы, меньше которого вся энергия частицы будет превращаться в массу (при большем радиусе масса частицы неизменна):

                                                                            (4.11).

Подставив в (4.11)  = 1,15756 и значение скорости света, получим минимальный радиус неизменной массы электрона на винтовой траектории или круговой орбите в связанном состоянии равным 386,12×10-13 см (386,12 фм). На этом радиусе скорость движения электрона практически равна скорости света. Очевидно, что при этом электрон должен двигаться как твердое тело, т.е. за один оборот по орбите он должен совершить один оборот вокруг своей оси. Таким образом, масса частицы или вовсе не растет с увеличением ее скорости, или, при достижении скорости света, растет обратно пропорционально радиусу орбиты. Казалось бы, этот вывод противоречит известной формуле (1.3) релятивистского  роста массы тела с увеличением его скорости, подтвержденной экспериментально. Однако это противоречие кажущееся и в дальнейшем мы получим формулу (1.3) и одновременно выясним ее физический смысл.

Меняется ли электрический заряд частиц аналогично массе? “Одно из наиболее удивительных и еще не понятых пока свойств электрического заряда - его квантовый, дискретный характер...”. Физика микромира, “Советская энциклопедия”, М., 1980, стр.466-467.

Формально из (4.4) и (4.5) с заменой в (4.4) e на q, а в (4.5) на q0, найдем для “релятивистского” случая:

                                                               (4.12)

и для “нерелятивистского” случая:

                                                (4.13).

Приравнивая (4.12) и (4.13), аналогично (4.9) получим:

                                                             (4.14).

Из вышеприведенных уравнений можно сделать неверный вывод, что как гравитационный, так и электрический заряд могут изменяться только при релятивистских скоростях движения этих зарядов. Вышеприведенные выкладки (4.12), (4.13) и (4.14) и выводы из них неверны, т.к. ниже будет показано, что заряд нейтрино всегда равен е/2 и не меняется в зависимости от радиуса его движения. Там же мы узнаем, чем обусловлен электрический заряд частиц. Этот пример еще раз показывает порочность формально-математических подходов к естествознанию.

Зависимость массы частиц от их энергии не только удовлетворяет требования закона сохранения момента импульса в условиях невозможности увеличения скорости движения, но и открывает принципиально новый путь удаления из системы избыточной механической энергии, которая не позволяет образовать устойчивую систему. Если при образовании атома электрон попадает в потенциальную яму за счет излучения избыточной энергии атома в виде фотонов, то в гравидинамических системах (элементарные частицы) достаточно избыточную энергию превратить в массу, чтобы избавиться от необходимости что-либо излучать. Если же появляется необходимость что-либо излучать, то энергетика элементарных частиц позволяет это делать в широком ассортименте излучаемых частиц. Если мы любой составляющей элементарной частицы сообщим такую энергию, что ее радиус винтовой траектории станет в точности равен радиусу орбиты в частице (при этом масса составляющей увеличивается) и точно половину этой энергии (которая связана с поступательным перемещением составляющей) превратим в массу, то получим интересующую нас элементарную частицу.

Косвенным указанием на то, что наши представления о микромире страдают скрытыми, принципиальными недостатками, является все более расплывчатая картина микромира по мере углубления в него. Например, на атомно-молекулярном уровне наука изобилует крупными теоретическими достижениями, адекватно отражающими поведение частиц этого уровня. На уровне строения атомов мы уже не можем похвастаться столь значительными достижениями, и начинаем спотыкаться о несоответствия между нашими представлениями и реальным устройством этого уровня. На ядерном уровне экспериментаторы уже значительно опережают теоретиков и не видно реальных перспектив их “догнать”. На уровне элементарных частиц теория вообще топчется на месте, а экспериментаторы продвигаются буквально семимильными шагами.

Комментарии автора к главе 4:

1. Формула Намбу.

Формула японского физика Намбу, отражает особенность спектра масс частиц. Оказывается, массы большого числа частиц кратны величине 137me  или половине этой величины. Сейчас мы вложим в эту формулу ясный физический смысл.

Элементарные частицы вращаются со световой скоростью по радиусу окружности, близкому к классическому радиусу электрона r0. Мной показано, что свободный электрон обладает моментом импульса, равным h/2 (h перечеркнутое, обозначим h*). Собственный момент импульса электрона (спин) в 137 раз меньше. Представим себе, что по орбите элементарной частицы двигается целый электрон. Тогда его момент импульса будет равен h*=mcr0 (1), где m – масса электрона при движении со скоростью света. Отметим здесь, что официальная физика ошибается, когда утверждает, что при движении частицы со скоростью света ее масса возрастает до бесконечности. На круговой орбите это не так. Из (1): m=h*/cr0 (2). С другой стороны: me=h*/137cr0 (3). Разделив (2) на (3) найдем, что масса частицы, имеющей в свободном состоянии момент импульса равный h* или кратное этому значение в составе сложной элементарной частицы увеличит свою массу в 137 раз или кратное этому значение. Если компонент сложной частицы обладает в свободном состоянии моментом импульса h*/2, то в составе этой частицы масса этого компонента увеличится в 137/2 раза. В этом заключается физический смысл эмпирической формулы Намбу. Поэтому масса любой элементарной частицы равна простой сумме масс компонентов в соответствии с выражением (2).