Трудности кварковой гипотезы
7c.
Теорией эта гипотеза так и не стала, так как до сих пор не имеет четкого работоспособного математического аппарата. Трудности начинаются уже с названия.
Название «кварки» взято из романа «Поминки по Финнегану» (1939) ирландского писателя Джеймса Джойса (1882-1944). В трактовке этого романа «кварки» означают – «бредовые», «немыслимые», «дикие» и т.д. «Кварки окруженные глюонами» – это буквально «бредовые в клею». Это была шутка Мари Гелл-Манна (р.1929) американского физика-теоретика введшего этот термин в науку.
Эта гипотеза не в состоянии объяснить строение электрона, мюона, тау-лептона всех мезонов (их массу), а также, дает погрешность более 2-3% и выше (до 10%) по массе у более чем половины барионов. Причем погрешность, как с занижением, так и с завышением вычисленной массы. То есть, энергия связи кварков внутри элементарной частицы может быть как отрицательной, так и положительной.
Итак. Кварки – это гипотетические субчастицы слагающие многие «элементарные» частицы. Гелл-Манн был умным человеком и никогда об этом не говорил! На вопрос заданный ему, существуют ли кварки? Он ответил: Кто знает? Гелл Манн имел в виду только математическую модель.
Кварки должны иметь дробный электрический заряд ±⅓ и ±⅔. То есть, он просто на ⅔ или ⅓ меньше элементарного заряда электрона или протона (заряды равны).
На конец 80-х годов кварков было 6 (12) двенадцать вместе с антикварками.
Кварки:
Верхний u с массой ≈310 МэВ (мегаэлектронвольт) заряд +2/3 (5МэВ) up
Нижний d с массой ≈310 МэВ заряд -1/3 (7МэВ) down
Странный s ≈505 МэВ -1/3 (150 МэВ) strange
Очарованный c ≈1500 МэВ +2/3 (1300МэВ) charm
Красивый b ≈5000 МэВ -1/3 (5000 МэВ) bottom
Истинный t ≈22 500 МэВ +2/3 (?МэВ) top
В скобках указана энергия-масса свободных кварков вне частиц. Это предполагаемая их масса и в расчетах не учитывается.
Мезоны должны состоять из двух кварков, а барионы (протон, нейтрон и др.) из трех.
Итак, масса:
Протона p+ 938 МэВ состоит из uud кварков и или из ūūđ антикварков (обозначают черточками сверху или волнистыми линиями).
Нейтрона no 940 МэВ состоит из udd кварков и или из ūđđ антикварков.
Массы кварков суммируются удовлетворительно (310+310+310=930)
Мезоны:
πº мезон (пи-нуль мезон) 135 МэВ должен состоять из uū или dđ кварков (310+310 МэВ)
π+ мезон (пи-плюс мезон) 140 МэВ uđ (310+310) «пи» - мезоны
π- мезон (пи-минус мезон) 140 МэВ ūd (310+310)
Kº мезон (K-нуль мезон) 498 МэВ dš и или đs (310+505) «каппа» -мезоны
K+ мезон (K-плюс мезон) 494 МэВ uš (310+505)
K- мезон (K-минус мезон) 494 МэВ ūs (310+505)
η мезон 549 МэВ uu или dd или ss (310+310) или (505+505) «эта» - мезон
D+ мезон 1868 МэВ cđ (1500+310) «ди» - мезоны
D- мезон 1868 МэВ čd (1500+310)
Dº мезон 1863 МэВ (меньше) ču и или cū (1500+310)
Барионы:
λ 1116 МэВ uds и или ūđš (310+310+505) «ламбда» - барион
Σ+ 1189 МэВ uus и или ūūš (310+310+505) «сигма» - барионы
Σº 1192 МэВ (больше) uds и или ūđš (310+310+505)
Σ- 1197 МэВ (еще больше) dds и или đđš (310+310+505)
Ξº 1315 МэВ uss и или ūšš (310+505+505) «кси» - барионы
Ξ- 1321 МэВ (больше) dss и или đšš (310+505+505)
Ω- 1672 МэВ sss и или ššš (505+505+505) «омега» - барион
Суммируйте и проверяйте сами.
Лептоны:
Электрон e- 0,511 МэВ кварков нет (слишком легкий!)
Электронное нейтрино υe 0 (?МэВ) кварков нет
Мюон µ- 106 МэВ кварков нет
Мюонное нейтрино υµ 0 (?МэВ) кварков нет
Тау-лептон τ- 1782 МэВ кварков нет
Тау-нейтрино υτ 250 МэВ кварков нет
Массы указаны в энергетической шкале.
Эти частицы (или волны) кварковая гипотеза вообще не объясняет. Странно, если масса есть у электрона, мюона, тау-лептона, то почему эта масса не нуждается в кварках? Может проще сначала объяснить массу? Что это такое?
Каждый раз, когда энергия ускорителей возрастает, то обнаруживаются новые частицы, которые не вписываются в кварковую модель и приходится «изобретать» новые кварки. Вспомните название, которое дал Гелл-Манн! Частиц получаемых на ускорителях так много, что если какая-нибудь из них и укладывается в комбинации множества кварков, то это представляют как очередной успех! И неважно, что многие остальные частицы не вписываются в эту систему!
Теперь один момент, связанный с «переносчиками» взаимодействий.
Масса частиц «переносчиков» взаимодействия (должны связывать протоны и нейтроны в ядре) вычисляется по формуле: m= ћ/l0∙c ; где ћ- постоянная Дирака 1,054∙10-34 Дж∙с, с- скорость света 2,9979∙108 м/с , l0 – выбранный радиус взаимодействия. Если мы имеем дело с элементарными частицами в квантовой физике, то в формулах используется постоянная Дирака ћ, а если имеем дело с излучением, то используется постоянная Планка h – 6,62∙10-34 Дж∙с, и она больше постоянной Дирака в 2π раз, то есть: h=2πћ. Если радиус окружности равен 1, то ее площадь и длина окружности равны 2π. Так вот, ядерные силы могут передаваться как частицами, так и полями. Излучение, это переменное во времени поле, не более того. Если мы считаем, что масса ядерной связи образована частицами, то, применяя формулу: m= ћ/l0∙c с выбранным радиусом взаимодействия равному диаметру одного протона (≈1,54∙10-15м радиус действия ядерных сил очень мал), мы получим массу переносчика силы равным ≈95% массы π0-мезона. Или примерно в 7 раз меньше массы протона. Если мы считаем, что масса ядерной связи образована полем ядерных сил связанных с пространством, то, применяя формулу: m= h/l0∙c (это формула комптоновской длины волны) с выбранным радиусом взаимодействия (≈1,54∙10-15м), мы получим 86% массы протона-нейтрона. То есть, протоны, и нейтроны сами с собой связаны! И сами «переносят» свое взаимодействие, без посредников! И математика не возражает! И не нужно объяснять, почему существуют более тяжелые мезоны в 4-13-74 раз! более тяжелые, чем π-мезоны и с таким же более коротким радиусом действия! Непонятно, что они связывают? Они сами «высыпаются» из нестабильных барионов целыми пачками. Неужели протоны «объелись» мезонами, которые должны их скреплять между собой?! И откуда они взялись, после удара протонов друг об друга? Проще представить, что они синтезировались в момент удара вместе с новыми протонами. Нестабильные элементы распадаются и остаются только протоны, электроны и их электрические антиподы.
Таким образом, возникает обоснованное сомнение: что ядерные силы «переносятся» легкими мезонами.
Кстати, как происходит этот процесс, ясного объяснения «официальная» гипотеза, также не дает. То ли протоны и нейтроны обмениваются мезонами, то ли мезоны связывают их как деформирующиеся пружинки, то ли попеременно аннигилируя и возникая вновь каким-то образом, удерживают нуклоны (частицы ядра) вместе. К тому же, мезоны очень тяжелые, 7 штук и масса протона удвоится. Сколько же должны весить ядра атомов? Если в них много мезонов? Неясно, почему глюоны (glue – клей) – гипотетические частицы, удерживающие кварки внутри протонов и нейтронов не могут выполнять ту же функцию и для удержания нуклонов между собой? Тумана здесь очень много!
Теперь понятно, что без точного определения (формулировки) – что такое масса вещества (материи) нельзя построить ни одной приличной теории. А. Эйнштейн дал свое определение массы. По его представлениям: "«кривизна» пространства-времени и наделяет все объекты массой" – конец цитаты. И его срочно отправили на пенсию и постарались забыть про него! У глупых людей всегда цензура. Никто не должен знать, что они глупые люди!
Бозоны Хиггса также не проясняют картины. Неясно, откуда они возникают? Почему элементарные частицы «поглощают» бозоны Хиггса с разной степенью насыщения и имеют, таким образом, разную массу? Куда исчезают ненаблюдаемые «духи» этих бозонов? Какова масса бозонов Хиггса? По каким критериям она вычисляется? Тумана становится еще больше.
Гипотеза кварков это зональная, а не общая гипотеза, то есть она «объясняет» строение только части материи. Поля (электрические, магнитные, гравитационные) эта гипотеза не объясняет. Как впрочем, и сами «кварки» - что это такое? Какая у них связь с пространством и временем?
В фундаментальной физике есть три важных вопроса, на которые необходимо дать четкий ответ:
1. Что такое квант действия? То есть, почему энергия делиться (распадается) на уже неделимые порции – кванты, энергия которых зависит от частоты излучения (производная времени).
2. Куда исчезает магнитное поле при столкновении двух гамма-квантов высокой энергии и рождением после этого как минимум пары элементарных частиц (частица и ее электрический антипод или ее «электрическое отражение» в пространстве). Электрическое поле вокруг частиц есть (нейтральные частицы без электрического поля не стабильны), а магнитного поля нет! Гамма-кванты – это фрагменты электромагнитного поля. Ищите, где магнитное поле!
3. Квантуется пространство-время на порции или оно непрерывно и безструктурно. Безструктурное пространство не должно ограничивать скорости полета фотонов (частицы они или волны, это без разницы!).
Вообще-то сплющивать и увеличивать массу разогнанных частиц оно тоже не должно. Разогнанные протоны при приближении к скорости света похожи на летящие монетки плоской стороной вперед. При увеличении скорости (энергии) столкновения (на встречных пучках протонов) количество мелких фрагментов (брызги-осколки) должно возрастать, если это составные части столкнувшихся протонов (в лоб). На практике же наблюдается увеличение тяжелых частиц («осколков»), которые даже тяжелее протона! После распада они превращаются во множество протонов, антипротонов, электронов и антиэлектронов (позитронов). Таким образом, вероятность того, что это осколки столкнувшихся протонов очень мала. Эти частицы образовались в момент удара протонов и в их состав не входили. И таким образом, наращивание энергии ускорителей не проясняет картину, а еще более запутывает ее.
Кстати. Время для вычисления всех квантовых чисел (заряд, масса, спин и т.д.) полученных при столкновении частиц сейчас составляет несколько часов. Так что ждать месяцами результатов не нужно.
Кварки искали в 70-х годах в Космосе, где энергия протонов в составе космических лучей превышает достигнутую недавно. Найти тогда не удалось. Неясно, чего ожидали от столкновения протонов в наше время? Интерес могут представлять только столкновения тяжелых ядер РЬ, Аu и др. т.к. этих элементов в составе космических лучей нет или слишком мало.
Если внимательно присмотреться к сетке масс барионов, да и мезонов тоже, то хорошо видно, что разница масс между скоплениями барионов и массой протона составляет в 1,3 – 2,7 – 5,4 и более масс πº-мезонов. Продукты распада барионов, да и тяжелых мезонов содержат мезоны π или К. Если дать определение понятию – масса, то становится, очевидно, что барионы это просто соединения протонов (нейтронов) с различным числом мезонов разного типа (и заряда), плюс масса связи протонов, нейтронов с мезонами (дробная разница массы). Соединения πº и π-, π+ мезонов между собой образуют мезоны других типов. Сверхтяжелые барионы образованы соединениями множества протонов, нейтронов и мезонов в единый конгломерат. Кварковые величины – это разница между дробной величиной массы протона и массой добавочных мезонов, что и ввело в заблуждение. Вероятно увидев дробный «спин» элементарных частиц Гелл-Манн предположил существование дробного электрического заряда. Ведь «спин» частицы (квантовый магнитно-"механический" момент) может быть дробным: ½ или 3/2 и т.д. Кстати, из-за массы добавочных мезонов, система кварков и не работает на самих мезонах. Особенно π и К мезонах, ибо они и добавляют массу к протонам и нейтронам (плюс масса связи), образуя нестабильные и короткоживущие барионы.
Могли ли физики стать «жертвами» самовнушения? Да могли! Слова, описывающие свойства кварков «аромат», «цвет», «красота», «очарование» очаровывают и приводят к воздействию на эмоциональную область мозга, а не на логическую. Физики начинают просто «очаровываться» этой «ароматной» гипотезой и не слышат возражений оппонентов. Просто не хотят слушать. Чего стоит только такое изобретение как «перенормировка». Все что в расчетах превышает норму, просто выбрасывают! Все уравнения, которые дают абсурдные результаты, физиками просто не учитываются! Ричард Фейнман (1918-1988) назвал это: «заметанием мусора под ковер» - конец цитаты. Практика подгоняется под гипотезу. Это уже иррациональное поведение и оно объясняется эффектом самовнушения. Следует избегать употребления комбинации подобных слов в строгих физических теориях, т.к. это чревато заменой процесса мышления на процесс созерцания.
Последний довод к существованию кварков внутри протонов, это динамика рассеивания ими высокоэнергетичных электронов с выводом о существовании точечных образований внутри протонов. Разумеется, протон и не обязан быть круглым идеальным шариком, как и электрон. Как минимум, два полюса эти частицы могут иметь, если они образованы из линейных объектов. Теория «струн» пытается объяснить, почему кварки невозможно выбить из протонов. По этой теории, вылетающие кварки достраиваются возникающим антикварком, и генерируется мезон. Красивая идея! Если она не противоречит Закону Сохранения энергии. Красиво! Кварки связаны между собою тонкой струной (глюонного поля) и вращаются с огромной скоростью, образуя частицу. Еще лучше теория «суперструн». В этой теории уже пространство может сворачиваться «лишними» шестью измерениями, а частицы похожи на вибрирующие струны, то есть, они одномерные объекты. Для протона предполагается длина струны 10-35 м. Попробуйте теперь объединить теорию струн для кварков и теорию суперструн для частиц и применить ее не только для элементарных частиц, но и для всего пространства. Получите взгляд Альберта Эйнштейна (1879-1955) на то, что такое масса в пространстве. Только он давно это понял.
P.S. Небольшое добавление к теме.
В космологии существовало два варианта расширения Вселенной.
Первый: Вселенная должна расширяться бесконечно, т.к. массы вещества в ней недостаточно для замедления расширения пространства-времени и разлета материи.
Второй: Вселенная должна расширяться с замедлением, которое затем сменится сжатием вплоть до сингулярной точки. И затем снова большой взрыв с рождением новой Вселенной.
Для осуществления второго варианта, средней плотности материи до недавних пор было недостаточно. Потом была открыта так называемая «темная материя» (она просто не излучает электромагнитных волн). И как-будто второй вариант может быть выполнен. Однако недавнее открытие возможного эффекта расширения Вселенной с небольшим ускорением ставит под сомнение необходимость существования «темной материи». Ведь ее гравитационный вклад должен препятствовать ускоренному расширению Вселенной. И не важно, из-за чего это ускорение может возникать, из-за эффекта ускорения времени или других эффектов. Важно понять, что изучением только одной материи ограничиваться нельзя. Также нельзя быть слишком самонадеянными и полагать, что мы знаем все об этом Мире.
Андрей Владимирович Полевиков
9 октября 2011
см. другие публикации автора
Продолжение в т.ч. поддержка формул.
http://www.docme.ru/doc/48579/trudnosti ... gipotezy-2 0844794-51
16.10.2011, 11:15 
