Расчет параметров частиц

[lebed]

Расчет параметров частиц

На Ваше обсуждение планируется представить три небольшие заметки: «Свойства частиц и реакций», «Уравнения для вычисления массы» и «Расчет магнитных моментов». Такая последовательность выбрана не случайно, т.к. в каждой следующей части используются данные, полученные в предыдущей. Каждая часть будет содержать результаты, доступные для проверки. Эти работы связывает т.н. принцип «двоичного декодирования». Предполагается, что свойства частиц могут быть однозначно определены на основе комбинаций, составленных только из основной («базисной») пары частиц.

1. Свойства частиц и реакций
Представим вакуум как совокупность пар базового мультиплета:
$\ A (S=1/2, q=1), a (S=1/2, q=0)$ и
$\ B (S=-1/2, q=-1), b (S=-1/2, q=0)$.
Остальные состояния запрещены:
$\(S=1/2, q=-1), (S=-1/2, q=1), (S=0, q=1), (S=0, q=-1)$
$\ (S=0, q=0)$.
Установим правило суммирования:
"Спин и заряд некоторой комбинации равен компонентной сумме".
Основное состояние, соответствующее вакууму, имеет нулевые значения:
$\ AB = BA = ab = ba, (S=1/2-1/2=0, q=1-1=0)$.

Введем основной закон сохранения:
«В результате любых реакций базовые частицы не возникают и не исчезают».

Зададим комбинации, соответствующие стабильным частицам:
**************************************************************
протон и антипротон, соответственно:
$\ A, (S=1/2, q=1)$;
$\ B, (S=-1/2, q=-1)$;
электрон и позитрон:
$\ B(ab), (S=-1/2, q=-1)$;
$\ A(ab), (S=1/2, q=1)$;
фотон:
$\ aa, (S=1, q=0)$;
$\ bb, (S=-1, q=0)$;
нейтрино:
$\ a, (S=1/2, q=0)$;
$\ b, (S=-1/2, q=0)$.
**************************************************************

Основная теорема реакций.
«Число базовых частиц до и после любой реакции не изменяется».
Доказательство достаточно тривиально – достаточно выбрать объем больший, чем область реакции. Т.к. базисные частицы (по определению) не возникают и не исчезают, то для этой области мы получим тождество.

Коротко рассмотрим основные типы реакций.
1. Самой простой, в то же время необычной, является реакция переноса. Эта реакция описывает перенос частиц в пространстве как циклическую «модуляцию» состояний вакуума. Записывая реакции, легко увидеть, что движение частиц, имеющих массу покоя, связано с переносом базиса, а движение фотона сводится только к переносу энергии.
Например, реакция переноса протона:
1-ый такт: $\ A + AB + AB + AB ….= AB + A + AB …..$
2-ый такт: $\ AB + A + AB + AB ….= AB + AB + A …..$
3-ый такт:$\ AB + AB + A + AB ….= AB + A + AB …..$ и т.д.
«Движение» протона можно представить как тактированный перенос базиса B. В этом случае само понятие «скорость движения» является вероятностной характеристикой с коэффициентом пропорциональности равным максимально возможной скорости, т.е. скорости света в вакууме.
Реакция переноса фотона имеет качественное отличие.
1-ый такт: $\ aa + ab + ab + ab ….= ab + aa + ab + ab …..$
2-ый такт: $\ ab + aa + ab + ab ….= ab + ab + aa + ab …..$
3-ый такт: $\ ab + ab + aa + ab ….= ab + ab + ab + aa …..$ и т.д.
«Движение» фотона сводится только к изменению спина и не связано с переносом базисных частиц.
Термин «движение» заключен в кавычки, т.к. под этим понимается процесс, имеющий мало общего с движением в традиционном смысле.

Примечание.
Принцип «тактированного переноса» - отдельная тема, выходящая за рамки заметки. Отметим только, что если процесс «движение» действительно тактирован, то должна существовать скорость значительно больше скорости света, не связанная с переносом энергии. Мы считали, что обнаружить это явление технически не возможно и, как оказалось, ошибались.

2. Одной из наиболее распространенных является реакция сброса возбуждения, связанная с излучением фотонов. Реакция не изменяет числа и состояние базиса – изменяется только внутренняя энергия системы:
$\ So + k(ab) = So + n(aa) + m(bb)$,
$\ So $ – некоторая комбинация, соответствующая исходной частице, $\ k = n + m = 1, 2, 3…$ $\ n = 0,1,2..$ $\ m = 0, 1, 2...$
В чистом виде эта реакция встречается, если мы не ошибаемся, только в ряду гиперонов (энергию этой реакции удается рассчитать), в других случаях она накладывается на реакции распада и рассматриваться не будет
3. Обычная реакция распада протекает с уменьшением числа и изменением состояний базисных частиц:
$\ So = S1 + S2 + S3 +…. + k(ab)$. $\ k = 0,1, 2, 3…$
По этому пути распадается большинство не стабильных частиц.
4. Реакция синтеза-распада, предположительно, проходит с образованием промежуточной более сложной, чем исходная комбинация (So), частицы. Например:
$\ So + ab = (So + a) + b = …..$
$\ So + ab = (So + b) + a = …..$
$\ So + ab = So + bb = (So + b) + b = ….$. и т.д.
Других способов распада не существует, т.к. число базиса до реакции меньше, чем после. По этому пути проходят только реакции, связанные со слабым взаимодействием. Возможно, сравнительно длительное время жизни частиц, распадающихся в результате CB, обусловлено эффектом локального уменьшения энтропии, т.к. для начала распада должна сформироваться более сложная система.

Следствие 1.
«Четность числа базисных частиц до и после реакции не изменяется».
Рассмотрим это утверждение более подробно (под термином «четность» понимается кратность 2). Считается, что реакция завершена, т.е. получены стабильные частицы.
1.1. Если некоторая комбинация четна и не имеет электрического заряда, то при ее распаде может генерироваться только четное число нейтрино.
Пример. Запишем нейтральный пи-мезон, как базово четную комбинацию, образованную из электрона $\ B(ab)$ и позитрона $\ A(ab)$. Конечно, это не означает, что пи-мезон состоит из электрона и позитрона. Между электрически заряженным базисом возникает связь, формирующая частицу с качественно новыми свойствами. Такая связь выделена скобкой:
$\ ab(A-B)ab, (S=0, q=0)$.
Распад нейтрального пи-мезона может проходить или без генерации нейтрино, например:
$\ ab(A-B)ab = aa+ bb + ab = aa + bb$ (2-х фотонный распад),
или с генерацией пары нейтрино, например:
$\ ab(A-B)ab = aa + ab + a + b$.
Но четное число базиса слева (6) всегда должно соответствовать четному числу справа (4, 6 и т.д.). Нарушение четности равносильно возникновению или исчезновению одиночной базисной частицы, что запрещено основным законом сохранения. В общем случае, разрешены любые по четности фотонные ($\ aa$ и $\ bb$) распады.
1.2. Если некоторая комбинация четна и имеет электрический заряд, то при ее распаде должно генерироваться не четное число нейтрино.
Пример. Возможны два варианта распределения электрического заряда пи-мезона:
положительный электрический заряд:
$\ Ab(A-B)ab, (S=0, q=1)$
и отрицательный:
$\ ab(A-B)aB, (S=0, q=-1)$.
Распад заряженного пи-мезона может проходить при сохранении четности базиса справа, т.е. только путем генерации не четного числа нейтрино, т.к. электрон или позитрон имеют не четное базисное число:
$\ Ab(A-B)ab = A(ab) + a + bb$,
$\ ab(A-B)aB = B(ab) + b + aa$.
1.3. Если некоторая комбинация не четна и не имеет электрического заряда, то при ее распаде должно генерироваться не четное число нейтрино.
Пример. Запишем реакцию генерации нейтрона:
$\ B(ab) + A = (bB-A) + a$.
Комбинация нейтрона:
$\ (bB-A), (S=-1/2, q=0)$
нечетна, но результатом распада должны быть две электрически заряженные частицы в сумме, дающие четное число. Следовательно, для восстановления четности необходима генерация не четного числа нейтрино.
Интересная особенность этого распада состоит в том, что исходное число базиса (3) меньше минимально возможного в результате реакции (4). Такая реакция может начаться только с привлечением базисной пары (реакция 2 типа):
$\ (bB-A) + ab = B(ab) + A + b$.
Распад антинейтрона:
$\ (aA-B) + ав = A(ab) + B + a$.
1.4. Если некоторая комбинация не четна и имеет электрический заряд, то при ее распаде может генерироваться только четное число нейтрино.
Примером может служить распад мюона:
$\ B((ab)) + ab = B(aba) + b = B(ab) + b + a$;
$\ A((ab)) + ab = ...$
Классификация – тип 2. Основная зарядовая комбинация до и после реакции не изменяется
$\ (S=-1/2, q=-1)$ и $\ (S=1/2, q=1)$.
Требование завершенности реакции можно показать на примере распада тау-лептона:
$\ B(((ab))) + 5ab = aB(B-A)ab + ab(B-A)ab + a$,
Классификация – тип 2, четность нейтрино нарушена, но после окончания реакции четность восстанавливается:
$\ B(((ab))) + 5ab = aB(B-A)ab + ab(B-A)ab + a = B(ab) + b + a + 2aa + 2bb$.

Связь между четностью и спином определяется соотношениями:
Не четные комбинации базиса могут иметь только полу целые значения спина.
Это условие тривиально, т.к. $\ 1/2*(2n + 1)$ кратно 1/2.
В не четных комбинациях запрещено значение спина равное нулю.
Это следствие запрета состояния $\ (S=0, q=0)$.
Четные комбинации базиса могут иметь только целые значения спина, включая ноль.

Таким образом, 1 следствие основной теоремы реакций можно свести к 4 простым правилам определения спина (четное число включает ноль).
1. Если конечные продукты распада некоторой не стабильной частицы содержат четное число электрически заряженных частиц и не четное число нейтрино, то исходная не стабильная частица должна иметь полу целый спин, нулевое значение и целое число запрещены.
2. Если конечные продукты распада некоторой не стабильной частицы содержат четное число электрически заряженных частиц и четное число нейтрино, то исходная не стабильная частица должна иметь целое значение спина, полу целые значения запрещены.
3. Если конечные продукты распада некоторой не стабильной частицы содержат не четное число электрически заряженных частиц и четное число нейтрино, то исходная не стабильная частица должна иметь полу целый спин, нулевое значение и целое число запрещены.
4. Если конечные продукты распада некоторой не стабильной частицы содержат не четное число электрически заряженных частиц и не четное число нейтрино, то исходная не стабильная частица должна иметь целое значение спина, полу целые значения запрещены.

Правила могут быть преобразованы в способ определения четности числа нейтрино:
1а. Если не стабильная частица не имеет электрического заряда и ее спин полу целый, тогда в результате распада должно генерироваться не четное число нейтрино.
2а. Если не стабильная частица не имеет электрического заряда и ее спин целый, тогда в результате распада может генерироваться только четное число нейтрино.
3а. Если не стабильная частица имеет электрический заряд и ее спин полу целый, тогда в результате распада может генерироваться только четное число нейтрино.
4а. Если не стабильная частица имеет электрический заряд и ее спин целый, тогда в результате распада должно генерироваться не четное число нейтрино.

Эти правила (если мы не ошибаемся) являются отражением фундаментальных свойств материи, имеют всеобщий характер и могут служить мощным критерием достоверности для любых, в том числе слабо изученных, реакций. Проверка гипотезы сводится к формальному анализу известных сейчас реакций распада. Остановимся пока на этом.

Следствие 2.
Свойства нейтрино.
2.1. Реакция переноса нейтрино:
1-ый такт: $\a + ab + ab + ab ….= ab + a + ab + ab …..$
2-ый такт: $\ab + a + ab + ab ….= ab + ab + a + ab …..$ и т.д.
сводится к переносу электрически нейтрального базиса $\ b $, следовательно, процесс «движения» нейтрино совпадает с аналогичным процессом частиц, имеющих массу покоя. Это может служить аргументом в пользу существования у нейтрино массы покоя. Можно предполагать, что уникальная проникающая способность нейтрино связана с переносом электрически не заряженного базиса.
2.2. Т.к. всем нейтрино соответствует только одна единственная комбинация $\ a$ (или $\ b$), то не существует отдельных частиц (комбинаций), соответствующих различным типам нейтрино. Отличие состоит только в кинетической энергии частиц. Можно предпологать, что попытка регистрации солнечных нейтрино определенного типа должна привести к неожиданному результату – вместо дискретного спектра, обусловленного реакциями синтеза, будет получен спектр, связанный с перераспределением импульса. Картина может оказаться еще более сложной, т.к. не запрещенной является гипотетическая реакция «нейтрализации гамма излучения»:
$\ a + bb = ab + b$.
В результате этой реакции нейтрино преобразуется в антинейтрино, а гамма квант нейтрализуется (это еще не кролик).

Следствие 3.
Т.к. реакции синтеза/распада связаны только с изменением числа и состояний базиса, то не запрещенными являются реакции, протекающие с нарушением закона сохранения лептонного и барионного зарядов. Другими словами: в природе не существует Абсолютно стабильных частиц. Есть только ряд состояний базисных частиц, характеризующихся относительно высокой внутренней или связанной энергией. Существование таких реакций является прямым подтверждением универсальности базиса. Этот вопрос мы обсудим немного позже.

Замечание.
Трудно сказать, как связаны и связаны ли вообще комбинации кварков и базиса. В более подробной таблице можно обнаружить некоторое соответствие (для двух различных частиц совпадают комбинации базиса и совпадают комбинации кварков), но это различные принципы декодирования.
Вопрос остается открытым: наличие двух состояний базиса: нейтрального и заряженного - уже предполагают некоторую сложность. Вероятно, существует предел использования базиса, как «постоянного и неделимого», но в области энергии ~ от единиц МэВ до единиц ГэВ необходимости в «кварковании» пока не возникало.

Лебедев В.Н., Прилуцкий А.С. 14-16.11.2008

[homounsapiens]

Нормальную аннотацию вы можете сделать? Читать циферки и буковки несколько утомительно без понимания основного смысла. Он там проскакивает, но как-то неуловимо. Короче, непросто решить - бред это всё или претензия на правду.

[photon]

[mod="photon"]

lebed в сообщении #158179 писал(а):

Если хватит времени и терпения

Если у Вас хватит времени и терпения привести сообщение в удобочитаемый вид, используя для записи формул тег math, то, возможно, тема будет возвращена. После внесения исправлений пишите в личку[/mod]

[photon]

[mod="photon"]Переехали в Дискуссионный[/mod]

[Munin]

Если посмотреть на стабильные частицы, то становится видно, что $q$ соответствует обычному электрическому заряду, а $S$ - одному из возможных спиновых состояний. Так что опровергается "теория" очень просто: приведением реакции, которая требует других спиновых состояний.

Недолгим подбором находим, что такой реакцией может служить аннигиляция ортопозитрония:
$e^++e^-\to3\gamma.$
В обычных представлениях она соответствует сохранению проекции спина в следующем виде:
$(+1/2)+(+1/2)=(+1)+(+1)+(-1).$
В представлении переменной $S$ получается:
$(-1/2)+(+1/2)\ne(\pm1)+(\pm1)+(\pm1).$
При записи в конституэнтах тоже неравенство:
$B(ab)+A(ab)\ne aa+aa+aa,$
$B(ab)+A(ab)\ne aa+aa+bb,$
$B(ab)+A(ab)\ne aa+bb+bb,$
$B(ab)+A(ab)\ne bb+bb+bb.$
В любом случае справа количество $a$ и $b$ не равно.

[lebed]

Пожалуйста, читайте внимательно. Речь идет:
- о сохранении числа базисных зарядов;
- о четности числа зарядов.
Оба эти условия в Вашем примере выполнены.
Что касается сохранения спина, то этого в заметке нет.
Действительно, часть реакций проходит через инверсию:
$\ ab = bb = aa$
Таких примеров достаточно.

[Munin]

lebed в сообщении #158885 писал(а):

Пожалуйста, читайте внимательно. Речь идет:
- о сохранении числа базисных зарядов;
- о четности числа зарядов.
Оба эти условия в Вашем примере выполнены.

Читайте пример внимательно. В примере не может быть сохранён заряд $S,$ потому что слева он $0,$ а справа может быть только $+3, +1, -1, -3.$ Кроме того, это же нарушает и чётность этого же заряда: слева его число чётное, справа нечётное.

Добавлено спустя 13 минут 14 секунд:

lebed в сообщении #158885 писал(а):

Действительно, часть реакций проходит через инверсию:
$\ ab = bb = aa$

Это противоречит вашему собственному заявлению:

Цитата:

«Число базовых частиц до и после любой реакции не изменяется»... Пусть в начале частицы составляли некоторую группу $\ S1$ и после окончания реакции $\ S2$... Получим два варианта тождества:
1 тип: $\ S1= S2 + k2*(ab)$;
2 тип: $\ S1 + k1*(ab) = S2$, где: $\ k = 1, 2, 3… $
Эта теорема имеет несколько следствий, накладывающих условия на тип распада, состав, спин, число частиц и т.д.

Очевидно, $bb = aa \ne ab+k2*(ab),$ так что вы предположили нарушение вашей собственной теоремы. В таком случае ваши рассуждения противоречивы и неприменимы в физике.

[lebed]

Есть две корзины, заполненные шарами. В первой корзине – пары шаров, во второй -неизвестная комбинация. По условию, из корзины в корзину можно переложить только пары шаров (бинарная система). Тогда четность не известной комбинации (кратность двум) будет сохраняться. Это следствие не должно иметь исключений, во всяком случае, нам найти не удалось.
Разберем Ваш пример:
$\ B(ab) + A(ab) = aa + bb + bb$ , тогда:
До реакции – число зарядов равно 6, после – 6
Кратность электрического заряда 0, тогда спин системы – целый.
Распад лямбда-бариона (1115,68)
Г1 $\ A + ab(A-B)aB = A + B(ab) + 3a $ (2/3)
Г2 $\ (bB-A) + ab(A-B)aB = A + B(ab) + a + 2aa $ (2/1)
Г3 $\ (bB-A) + aa = A + B(ab) + a + aa $ (2/1)
Г4 $\ A+ ab(A-B)ab + aa = A + B(ab) + 3a + aa$ (2/3)
Г5 $\ A + B(ab) + a$ (2/1)
По 1 правилу: число электрических зарядов четное, число нейтрино не четное, следовательно, частица должна иметь полу целый спин. Тип нейтрино, знак эл. заряда и число фотонов не имеют значения. Докажите на конкретном примере распада обратное.
Последовательность реакций по сайту: http://pdg.lbl.gov
Спасибо, описку исправил.

[Munin]

lebed в сообщении #159032 писал(а):

Есть две корзины, заполненные шарами. В первой корзине – пары шаров, во второй -неизвестная комбинация. По условию, из корзины в корзину можно переложить только пары шаров (бинарная система). Тогда четность не известной комбинации (кратность двум) будет сохраняться. Это следствие не должно иметь исключений, во всяком случае, нам найти не удалось.

Простите, это утверждение намного слабее вашей "теоремы". Для такого утверждения не обязательно вообще различать $a$ и $b,$ $a$ и $A.$ Достаточно присвоить протону и нейтрино число 1, электрону число 3, а фотону и вакууму 2. И с учётом того, что изменение на $\pm2$ у вас не значимо, остаётся банальный факт, что число фермионов изменяется только на чётное число. Это и до вас было известно. Следовательно, у теории в таком виде нет никакой новизны. Такие теории тоже отправляются в мусор.

[lebed]

Слабее – как следствие.
Пожалуйста, уточните. Вы согласны, что правила 1-4 (1а-4а) не имеют исключений?

[Munin]

Вам же объясняют русским языком: эти правила - банальность, и не являются новым нетривиальным следствием вашей "теоремы". А новые нетривиальные следствия, не сводящиеся к этим правилам, опровергаются сравнением с опытом.

Добавлено спустя 1 минуту 46 секунд:

На пальцах: вы предлагаете теорию, по которой $3+3=8,$ и следствие этой теории $2+2=4.$ С $2+2=4$ никто не спорит, но ничего нового в этом нет. А $3+3=8$ - ошибка.

[lebed]

Должен заметить, что слово «теория» в тексте отсутствует, есть «методика».
Если я Вас правильно понял, то с выводами по «Следствию 1» Вы согласны, а с «Основной теоремой реакций» нет, тогда запишите реакцию распада, которая ее нарушает.
В целом, есть прогресс и мы можем сделать следующий шаг. Кстати, о каких не тривиальных следствиях Вы говорите? Пока только о первое.

[lebed]

Вероятно, стоит сделать небольшое замечание.
1. Выводы (правила 1-4) можно представить так: в различных реакциях распада разрешены одни числа зарядов (базисных частиц), например $\ (3,5)$, и запрещены другие.
Примерно аналогичные соотношения (числа могут отличаться) Вы получите и в своем представлении. Но и в первом и во втором случае основная теорема реакций будет выполняться. Действительно, всегда можно добавить к правой или левой части число кратное 2 для превращения соотношения в тождество, например: $\ 3 + 2 = 5$, тогда $\ (5,5)$. Другими словами, оба варианта отличаются только способом представления реакций, но могут быть записаны как следствие одной теоремы. Если нет реакций, нарушающих следствие, то и не существует реакций, нарушающих основную теорему.
2. Добавление числа кратного 2 является не формальной операцией. В частности, по этому признаку можно выполнить классификацию реакций и вывести несколько правил, которые невозможно получить из первого следствия. Экспериментально доказать теорему достаточно сложно, но вполне возможно проверить весь ряд следствий.
Сделаем так. После технического перерыва в несколько дней, я добавлю к заметке небольшой фрагмент.
Что касается не тривиальных следствий, то кролик появится позже, если, конечно, будут вопросы.

[Munin]

lebed в сообщении #159654 писал(а):

Должен заметить, что слово «теория» в тексте отсутствует, есть «методика».

Тогда вы должны указать, на какую теорию опираетесь, и что из неё заимствуете.

lebed в сообщении #159654 писал(а):

Если я Вас правильно понял, то с выводами по «Следствию 1» Вы согласны, а с «Основной теоремой реакций» нет, тогда запишите реакцию распада, которая ее нарушает.

Записал уже: аннигиляция ортопозитрония.

[lebed]

Сохраняются не типы зарядов, а число зарядов, т.е. не число зарядов, например, $\ a$ с $\ S = 1/2$, а только полное число вне зависимости от спина. Уже писал, что реакция аннигиляции (нейтрализации) пары электрон-позитрон удовлетворяет этому требованию.
Займемся, лучше, серьезными вещами. Что Вы думаете о «Следствии 3»?
Вероятно имеет смысл рассмотреть это следствие более подробно.