Спектр масс элементарных частиц, связь микро и макро масштабов, соотношение космических энергий

Михаил Карпов

В данной статье излагается новая гипотеза, касающаяся принципов организации (структурирования) материи. На основании новых закономерностей теоретически получены значения масс некоторых известных элементарных частиц, а также новых, ранее не известных. Данная гипотеза позволяет связать воедино мир микрочастиц и такие космологические субстанции, как темная энергия и темная материя.

До недавнего времени считалось, что здание современной физики уже практически завершено. Остались лишь небольшие штрихи и дальнейшее развитие, как бы ожидает тупик. Однако, ряд последних астрономических исследований обнаружил, что картина мироздания не совсем ясна, а точнее, не укладывается в рамки прежних представлений. К этим астрономическим наблюдениям, прежде всего, относится обнаружение факта ускоренного расширения Вселенной за сет воздействия отрицательного давления вакуума или темной энергии (“квинтэссенции”). Кроме того, во Вселенной присутствует также невидимая темная материя, окружающая галактики, состав которой неизвестен. И лишь небольшая часть массы Вселенной приходится на обычное барионное вещество, образующее звезды.

Более того, даже в солнечной системе существует “нечто”, что затормозило космические зонды “Пионер”, запущенные в 70-х годах, и не позволило им покинуть пределы Солнечной системы.

Все эти и многие другие факты заставляют вновь задуматься над вечными вопросами, что же такое есть вещество, а что такое пространство? Каким образом связаны друг с другом две неразрывные части единого Целого – мир микрочастиц и макромасштабов? Какова роль гравитации и как она связана с остальными взаимодействиями? Очевидно, что такая взаимосвязь обязательно должна существовать. Всем этим вопросам и посвящена данная статья.

1. Элементарный заряд и спектр масс элементарных частиц или почему -мезон в 207 раз тяжелее электрона

Окружающая нас природа едина и закономерности, управляющие миром микрочастиц, неразрывно связаны с законами формирования и развития макроструктур материи и Вселенной в целом. Тяготение, как физическое поле, также не стоит особняком от сил и зарядов микромира, а, является фундаментом, на основе которого, наряду с инерцией, формируются все остальные взаимодействия.

Электрон – фундаментальная и стабильная частица, обладающая элементарным электрическим зарядом. Представим электрон как “систему” из виртуальной планковской частицы, обладающей спином h и размером , и виртуальной частицы m, “движущейся” радиально в масштабе r во вращающемся поле тяготения планковской массы.

Предположим, что энергия электрического заряда электрона равна

. (1)

Это выражение, записанное несколько иначе, чем-то напоминает условие квантования боровских орбит:

и

.

Выразим из него r, учитывая значение rпл :

. (2)

Если придать массе виртуальных частиц m квантовые значения , где m0 – масса самой тяжелой (после mпл) частицы, а n = 0, 1, 2,…, 12, получим

. (3)

Таблица 1

Предположим, что наблюдаемая масса частицы связана с этим размером простым соотношением

mнабл = kr,

где k – константа.

Допустим, что при n = 0, mвирт = m0 эта частица – электрон. Его размер равен r0 ~ 10-31 см (не надо путать его с “классическим” радиусом электрона). Подставляя в (3) n = 0, 1, 2, …, 12, мы получим безразмерные отношения

или, как сказано ранее, . Расположим получаемые отношения в виде таблицы 1 (первая строка).

Таким образом, массы наблюдаемых частиц растут до

7× 1020 me ~ 3.5× 1017Гэв (n =12).

При n = 13 масса частиц превышает массу Планка (1.2× 1019Гэв).

Приняв эту массу за m0 в (3), вычислим вторую строку таблицы. В третьей строке – размер виртуальной частицы (длина волны), соответствующий ее массе. В четвертой строке вычисляем удвоенный “радиус” (3). При больших n длина волны виртуальных частиц огромна, однако не стоит забывать, что в “составе” наблюдаемых частиц они находятся в “связанном”, а в не свободном виде.

Вернемся к наблюдаемым частицам. Итак, при

При n = 4, 5, 6 эти соотношения с определенной погрешностью напоминают массы m - мезона, t - мезона и w- бозона, выраженные в массах электрона.

Масса реального t - лептона меньше массы состояния (4160) на величину массы (или равной ей энергии связи) двух виртуальных p - мезонов, являющихся продуктом распада t - лептона, наряду с n t . То есть часть энергии этого со стояния идет на энергию связи двух p - мезонов.

Адроны или сильновзаимодействующие частицы можно представить, как производные m , t и w состояний:

где d(1,4), u(3,8), S(1,4х3,8) – уровни.

Таблица 2

Масса g -мезона и J/Y -мезона соотносятся так же как и массы К и p -мезонов.

.

Также соотносятся и массы соответствующих b и c-кварков: .

Таким образом, можно предположить, что J/Y частица (или ) есть t состояние p -мезона, а g - частица (или ) есть t состояние K- мезона. D и B-мезоны – есть комбинации соответствующих c и b кварков с кваркими m - состояния.

Из табл. 1 видно, что при n = 6 масса виртуальной частицы равна массе наблюдаемой. Масса виртуальной частицы при n = 0 равна массе наблюдаемой при n = 12 (7× 1020 me). Эти частицы (n = 6, n = 12) являются соответственно W и X – бозонами. t-кварк представляетW- состояние K- мезона. W – состояние p - мезона, так же как и состояния с n = 3 в виде частиц не реализуются.

Отметим также, что отношения масс адронов того же порядка, что и отношение масс m , t и w состояний

; .

Элементарные частицы, в соответствии с их квантовыми состояниями, можно расположить в виде таблицы 2. Из нее видно, что частица – это комбинация двух или более состояний (кроме электрона). Частица с одним или двумя квантовыми уровнями – слабовзаимодействующие.

Частицы с тремя и более уровнями – адроны.

При дальнейшем увеличении энергии коллайдеров можно ожидать появления массивного лептона следующего ранга (n = 7) с массой около 6 Тэв.

Вернемся к таблице №1. Как предполагалось выше, электрон – есть структура, “состоящая” из виртуальной частицы массой m0 (самая тяжелая после mпл,

n = 12, m =7× 1020 me), “движущейся” в радиусе r0 ~ 10-31 см. Сама же частица m0 “образуема” ореолом из легчайшей частицы массой 2× 10-42me, “движущейся” в радиусе r12.

Вычислим 2r12 или комптоновскую длину волны электрона:

, (4)

где .

С другой стороны, комптоновская длина волны электрона равна

.

Приравняв это значение к (4), получим:

,

где - магнитный монополь (e- заряд электрона, G – гравитационная постоянная).

В итоге получим:

.

Итак, при n = 12 2r12 @ 2.4× 10-10 см, что соответствует комптоновской длине волны электрона.

При n = 11 2r11 @ 1.2× 10-13 см получаем характерный масштаб сильного взаимодействия.

Масса тяжелых частиц, при которых происходит так называемое “великое” объединение и которые определяют время жизни протона равна 3.3× 1017 me или 1014 ¸ 1015 Гэв.

При n = 10 2r10 @ 10-16 см получаем характерный масштаб слабого взаимодействия.

Итак, масса самой тяжелой m0 или c - частицы 7× 1020 me. Она выше, чем масса “великого” объединения. масса наилегчайшей частицы 2× 10-42 me. Таким образом, “динамический диапазон” спектра масс составляет 3.5× 1062 = e144. Назовем эту константу a или постоянной инфляции. О ней речь пойдет далее.

А пока стоит заметить, что для макромасштабов (например, для Земли) формула (1) будет выглядеть:

,

где Q – наведенный заряд, m – масса тела, имеющего радиальную составляющую скорости во вращающемся с частотой w поле тяготения массивного тела с потенциалом - квадрат скорости убегания, g0 – ускорение свободного падения на поверхности массивного вращающегося тела. При подстановке , , , , Q = e, получим формулу (1). По-видимому, этот механизм носит универсальный характер и ответственен за электромагнитные эффекты, возникающие при радиальном движении тел во вращающемся поле тяготения массивного объекта.

В интегральной форме это можно выразить как:

или где - потенциал, L- момент вращения, а W – электромагнитная энергия.

Это означает, что изменение момента вращения внутри поверхности S вызывает поток электромагнитной энергии через эту поверхность.

Похожие работы

Типы материальных систем, их связь и соотношение

Скачать

32648

0

1

... понятия: они характеризуют один и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» — тот же мир, но с точки зрения его структуры — как упорядоченную систему галактик. Материя во Вселенной представлена сконденсировавшимися космическими телами и диффузной материей. Диффузная материя существует в виде разобщенных атомов ...

Фундаментальные взаимодействия и многообразие структур в микро- , макро- и мегамире

Скачать

30597

0

0

... космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами, а время существования космических объектов - миллионами и миллиардами лет. И хотя на этих уровнях действуют свои специфические закономерности, микро- , макро- и мегамиры теснейшим образом взаимосвязаны. Понятно, что границы микро - и макромира подвижны, и не существует отдельного микромира и отдельного ...

Концепции современного естествознания

Скачать

508393

2

1

... инерциальных системах отсчета. Пространственно-временной континуум – неразрывная связь пространства и времени и их зависимость от системы отсчета. Тема 11. Основные концепции химии   1. Химия как наука, ее предмет и проблемы Важнейшим разделом современного естествознания является химия. Она играет большую роль в решении наиболее актуальных и перспективных проблем современного общества. К ...

Философия и методология науки

Скачать

766403

1

0

... философии - особенно с методо­логических позиций материалистического понимания исто­рии и материалистической диалектики с учетом социокультурной обусловленности этого процесса. Однако в западной философии и методологии науки XX в. фактически - особенно в годы «триумфального шествия» ло­гического позитивизма (а у него действительно были немалые успехи) - научное знание исследовалось без учета его ...