Микаэль Лидбах
ЭКСМЕТРИЯ МИКРОМИРА
Геометрия объединяет все законы физики элементарных частиц
Предисловие
Глава 1 Предварительные соображения
Глава 2 Фотон как элемент первичной материи
Глава 3 Консолидация ядер и рождение вещества
Глава 4 Поле электрона, вычисление размера протона
Глава 5 Спин электрона
Глава 6 Масса магнитного поля и структура нуклонов
Глава 7 Гипермасса как альтернатива заряду
Глава 8 Консолидация нуклонов, образование атомных ядер
Глава 9 Трансформация и распад нуклонов
Глава 1 Предварительные соображения
Глава 2 Фотон как элемент первичной материи
Глава 3 Консолидация ядер и рождение вещества
Глава 4 Поле электрона, вычисление размера протона
Глава 5 Спин электрона
Глава 6 Масса магнитного поля и структура нуклонов
Глава 7 Гипермасса как альтернатива заряду
Глава 8 Консолидация нуклонов, образование атомных ядер
Глава 9 Трансформация и распад нуклонов
Предисловие
Существуют вопросы, которые не принято задавать в академической среде.
Вот некоторые из них:
И всё же без ответов на эти вопросы мы не сможем сказать, что понимаем, как устроен мир.
За более чем столетний период развития квантовой теории её достижения привели к тому, что проблема природы квантования была практически исключена из активной научной дискуссии.
Параллельно с этим, феноменологический подход к анализу физических явлений способствовал значительному повышению уровня математизации теоретических исследований. Это обусловлено тем, что математический аппарат предоставляет возможность адаптировать практически любую теоретическую модель к экспериментальным данным.
В области физики элементарных частиц данный процесс привёл к экспоненциальному росту числа гипотетических сущностей, вводимых для объяснения расхождений между теоретическими предсказаниями и экспериментальными результатами.
Например, детальное исследование множества элементарных частиц, возникающих в экспериментах при проверке различных теоретических моделей, не дало ответа на фундаментальный вопрос: почему количество стабильных элементарных частиц ограничено всего двумя типами?
Попытки интеграции стабильных и нестабильных частиц в рамках единой теоретической модели следует считать методологически некорректными, поскольку они игнорируют указанный вопрос.
Предлагаемое вниманию читателей исследование базируется на предположении о том, что квантовые эффекты, проявляющиеся на уровне вещества и энергетических полей, обусловлены глубинными причинами, выходящими за рамки физических исследований.
В частности, рассматривается гипотеза о том, что само пространство обладает внутренней структурой, которая служит основой для генерации элементарных частиц.
На основе данной гипотезы и следствий из неё демонстрируется возможность вычисления фундаментальных физических констант, таких как отношение массы протона к массе электрона, постоянная тонкой структуры, а также размерных характеристик, включая радиус протона и массы мезонов, исходя из простых предположений о структуре пространства.
Данная работа концептуально согласуется с «теорией струн», целью которой является интеграция бесконечно малых и бесконечно больших масштабов. Однако в отличие от этой теории, она не опирается на использование сложных математических формул, затрудняющих восприятие физической реальности.
Согласно представлению автора, на элементарном уровне мироздания структура должна быть предельно упрощённой, а на макроуровне законы микромира должны воспроизводиться посредством рекурсивных процессов или геометрических прогрессий. В идеале, эти прогрессии должны представлять собой единственный закон, описывающий как структуру материи, так и её динамические изменения.
Вот некоторые из них:
- Почему "вечных" элементарных частиц всего две?
- Почему отношение их инерционных масс так велико и именно такое, а не другое?
- Существует ли у электрона размер? А у протона?
- Какая из частиц является первичной, а какая - вторичной, протон или нейтрон?
- Если протон, то почему до сих пор не "синтезированы" нейтроны? И вообще - откуда взялись протоны?
- Действительно ли постоянная тонкой структуры связана с фундаментальными свойствами пространства и процессов, происходящих в нём, для описания которых человек придумал «время»?
И всё же без ответов на эти вопросы мы не сможем сказать, что понимаем, как устроен мир.
За более чем столетний период развития квантовой теории её достижения привели к тому, что проблема природы квантования была практически исключена из активной научной дискуссии.
Параллельно с этим, феноменологический подход к анализу физических явлений способствовал значительному повышению уровня математизации теоретических исследований. Это обусловлено тем, что математический аппарат предоставляет возможность адаптировать практически любую теоретическую модель к экспериментальным данным.
В области физики элементарных частиц данный процесс привёл к экспоненциальному росту числа гипотетических сущностей, вводимых для объяснения расхождений между теоретическими предсказаниями и экспериментальными результатами.
Например, детальное исследование множества элементарных частиц, возникающих в экспериментах при проверке различных теоретических моделей, не дало ответа на фундаментальный вопрос: почему количество стабильных элементарных частиц ограничено всего двумя типами?
Попытки интеграции стабильных и нестабильных частиц в рамках единой теоретической модели следует считать методологически некорректными, поскольку они игнорируют указанный вопрос.
Предлагаемое вниманию читателей исследование базируется на предположении о том, что квантовые эффекты, проявляющиеся на уровне вещества и энергетических полей, обусловлены глубинными причинами, выходящими за рамки физических исследований.
В частности, рассматривается гипотеза о том, что само пространство обладает внутренней структурой, которая служит основой для генерации элементарных частиц.
На основе данной гипотезы и следствий из неё демонстрируется возможность вычисления фундаментальных физических констант, таких как отношение массы протона к массе электрона, постоянная тонкой структуры, а также размерных характеристик, включая радиус протона и массы мезонов, исходя из простых предположений о структуре пространства.
Данная работа концептуально согласуется с «теорией струн», целью которой является интеграция бесконечно малых и бесконечно больших масштабов. Однако в отличие от этой теории, она не опирается на использование сложных математических формул, затрудняющих восприятие физической реальности.
Согласно представлению автора, на элементарном уровне мироздания структура должна быть предельно упрощённой, а на макроуровне законы микромира должны воспроизводиться посредством рекурсивных процессов или геометрических прогрессий. В идеале, эти прогрессии должны представлять собой единственный закон, описывающий как структуру материи, так и её динамические изменения.
1. Предварительные соображения
«Вакуум физический, в квантовой теории поля основное состояние квантованных полей … его свойства определяют свойства всех остальных состояний, так как любой вектор состояния в представлении вторичного квантования может быть получен из вакуумного, действием на него оператора рождения частиц.»
«Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою.»
Большая Российская Энциклопедия
«Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною, и Дух Божий носился над водою.»
«Бытие» глава 1, стих 2.
Представление о пространстве, как абсолютной пустоте, являющейся вместилищем материальных объектов уже давно признано устаревшим.
С другой стороны, представление о пространстве, как однородной и изотропной среде (эфире), обладающей способностью к деформации, также не подтверждено ни одним из опытов, специально проводимых с целью доказать существование эфира.
Открытым остаётся также вопрос о том, возможно ли само существование пространства свободного от вещества. Теория «большого взрыва» даёт отрицательный ответ на этот вопрос.
Автор не является сторонником этой теории и считает, что лучше всего для описания пространства подходит формула, приведённая во втором эпиграфе к этой главе, если понимать её следующим образом.
«Земля» - структура (как принцип), или геометрическая схема, или идея в соответствии с которой пространство может структурироваться, превращаясь в вещество.
«Бездна» - пространство, в котором эта идея существует и которое не может существовать без этой идеи.
«Тьма» - множество элементов структуры, как частей пространства, отличных от остального пространства.
«Дух божий» - непрерывное изменение относительного расположения элементов структуры, то есть движения, как неотъемлемого свойства пространства.
Если перейти к конкретным образам, допускающим их математическое описание, то предлагается рассматривать пространство в совокупности с тем, что можно назвать материей, которая представляет собой множество равновеликих сфер, отделяющих часть пространства, заключённую внутри них, от остального пространства.
Форма сферы выбрана на основании того, что пространство представляется изотропным, то есть не имеющим выделенного направления, которое появляется позже, как следствие рождения физических материальных объектов. Элементы указанного множества будем называть «гранами» (от лат. granum – зерно).
Здесь необходимо отметить, что использование специального термина связано с принципиальным отличием исследуемой модели от тех, которые в настоящее время использует квантовая механика. Это отличие заключается в том, что квантовые объекты на уровне элементарных частиц не являются ограниченными в пространстве объектами и, тем более, не обладают внутренней структурой. Так, например, кварки и глюоны, которые согласно современным представлениям, включены в объём протона, не могут быть представлены в виде геометрически определённых объектов.
Электрон же вообще рассматривается либо как точечный объект, не имеющий размеров, либо как волновой пакет, который также не может быть описан с использованием геометрических образов.
В отличие от этого, формализм данного исследования предполагает строгие геометрические закономерности в структуре элементарных частиц и, как будет показано в дальнейшем, позволяет вычислять фундаментальные физические величины без привлечения семантического аппарата квантовой механики.
Предполагается, что граны обладают тремя основными свойствами, определяющими все последующие преобразования пространства:
− Они способны произвольно вращаться вокруг центра сферы
− Они могут свободно перемещаться относительно других гранов.
− Они могут объединяться друг с другом путём образования общей точки на их поверхностях. Этот процесс мы будем называть «консолидацией».
Примечание: можно сказать, что граны в определённой степени являются аналогом квантовых объектов – глюонов, если считать последние геометрически определёнными объектами, способными существовать в несвязанном состоянии.
Консолидация гранов приводит к рождению новых объектов, которые могут обладать свойствами, позволяющими считать их элементарными физическими материальными объектами, такими как элементарные частицы и фотоны.
Предполагается, что такой способность обладает объединение четырёх гранов в квартет плотно упакованных сфер, центры которых расположены в вершинах правильного тетраэдра. Такое объединение гранов будем называть «кастом гранов» (от англ. the cast – слепок).
Примечание: выбор этого многозначного термина указывает на способность объединения гранов порождать новые объекты, структура и размеры которых закономерно связаны со структурой и размерами кастов.
В отличие от грана, каст формирует в пространстве выделенное (любое из возможных четырёх) направление, которое совпадает с прямой, проходящей через центр одного из гранов, перпендикулярно плоскости, на которой находятся центры трёх остальных гранов (рис. 1).
С другой стороны, представление о пространстве, как однородной и изотропной среде (эфире), обладающей способностью к деформации, также не подтверждено ни одним из опытов, специально проводимых с целью доказать существование эфира.
Открытым остаётся также вопрос о том, возможно ли само существование пространства свободного от вещества. Теория «большого взрыва» даёт отрицательный ответ на этот вопрос.
Автор не является сторонником этой теории и считает, что лучше всего для описания пространства подходит формула, приведённая во втором эпиграфе к этой главе, если понимать её следующим образом.
«Земля» - структура (как принцип), или геометрическая схема, или идея в соответствии с которой пространство может структурироваться, превращаясь в вещество.
«Бездна» - пространство, в котором эта идея существует и которое не может существовать без этой идеи.
«Тьма» - множество элементов структуры, как частей пространства, отличных от остального пространства.
«Дух божий» - непрерывное изменение относительного расположения элементов структуры, то есть движения, как неотъемлемого свойства пространства.
Если перейти к конкретным образам, допускающим их математическое описание, то предлагается рассматривать пространство в совокупности с тем, что можно назвать материей, которая представляет собой множество равновеликих сфер, отделяющих часть пространства, заключённую внутри них, от остального пространства.
Форма сферы выбрана на основании того, что пространство представляется изотропным, то есть не имеющим выделенного направления, которое появляется позже, как следствие рождения физических материальных объектов. Элементы указанного множества будем называть «гранами» (от лат. granum – зерно).
Здесь необходимо отметить, что использование специального термина связано с принципиальным отличием исследуемой модели от тех, которые в настоящее время использует квантовая механика. Это отличие заключается в том, что квантовые объекты на уровне элементарных частиц не являются ограниченными в пространстве объектами и, тем более, не обладают внутренней структурой. Так, например, кварки и глюоны, которые согласно современным представлениям, включены в объём протона, не могут быть представлены в виде геометрически определённых объектов.
Электрон же вообще рассматривается либо как точечный объект, не имеющий размеров, либо как волновой пакет, который также не может быть описан с использованием геометрических образов.
В отличие от этого, формализм данного исследования предполагает строгие геометрические закономерности в структуре элементарных частиц и, как будет показано в дальнейшем, позволяет вычислять фундаментальные физические величины без привлечения семантического аппарата квантовой механики.
Предполагается, что граны обладают тремя основными свойствами, определяющими все последующие преобразования пространства:
− Они способны произвольно вращаться вокруг центра сферы
− Они могут свободно перемещаться относительно других гранов.
− Они могут объединяться друг с другом путём образования общей точки на их поверхностях. Этот процесс мы будем называть «консолидацией».
Примечание: можно сказать, что граны в определённой степени являются аналогом квантовых объектов – глюонов, если считать последние геометрически определёнными объектами, способными существовать в несвязанном состоянии.
Консолидация гранов приводит к рождению новых объектов, которые могут обладать свойствами, позволяющими считать их элементарными физическими материальными объектами, такими как элементарные частицы и фотоны.
Предполагается, что такой способность обладает объединение четырёх гранов в квартет плотно упакованных сфер, центры которых расположены в вершинах правильного тетраэдра. Такое объединение гранов будем называть «кастом гранов» (от англ. the cast – слепок).
Примечание: выбор этого многозначного термина указывает на способность объединения гранов порождать новые объекты, структура и размеры которых закономерно связаны со структурой и размерами кастов.
В отличие от грана, каст формирует в пространстве выделенное (любое из возможных четырёх) направление, которое совпадает с прямой, проходящей через центр одного из гранов, перпендикулярно плоскости, на которой находятся центры трёх остальных гранов (рис. 1).
Рис. 1
Главным свойством каста является его способность порождать пару новых объектов. Одним из новых объектов является сфера, вписанная в каст гранов. Эту сферу назовём ядром каста.
Предполагается, что именно ядро каста гранов приобретает свойство быть материей в физическом смысле этого слова, то есть обладать способностью проявляться в окружающем пространстве в виде источника силового (влияющего на движение других материальных объектов) поля. Оно выделено на рисунке красным цветом.
Главным свойством ядра каста является то, что оно непрерывно вращается вокруг оси Z (рис. 1). При этом вращение может происходить как по часовой стрелке, так и против. То есть на этом этапе можно различить два и только два типа ядер каста – правый и левый.
Примечание: в дальнейшем будет показано, что именно это различие позволяет ассоциировать ядро каста с положительным и отрицательным зарядами.
Описанная же вокруг каста сфера не является сама по себе материальным объектом, но является проекцией ядра каста в том смысле, что способна изменять свою форму в зависимости от формы ядра каста и быть подобной ему.
Предполагается, что проекция вращается с той же угловой скоростью, что и ядро каста. При определённых условиях, ядро каста может создавать множество концентрических проекций, размеры которых составляют геометрическую прогрессию.
Коэффициент этой прогрессии несложно определить путём расчёта отношения размеров описанной и вписанной сфер. Он вычисляется по формуле:
(1)
Иерархически структурированное с коэффициентом прогрессии «Р» поле будем в дальнейшем именовать полем проекций.
Предполагается, что ядро каста может порождать и другое поле, если поместить его в центр грана. Это поле также будет представлять собой множество концентричных сфер, размеры которых составляют геометрическую прогрессию, но в этом случае множитель прогрессии равен отношению размера грана к размеру ядра каста и определяется по формуле:
Предполагается, что ядро каста может порождать и другое поле, если поместить его в центр грана. Это поле также будет представлять собой множество концентричных сфер, размеры которых составляют геометрическую прогрессию, но в этом случае множитель прогрессии равен отношению размера грана к размеру ядра каста и определяется по формуле:
(2)
Иерархически структурированное с коэффициентом прогрессии «Q» поле будем в дальнейшем именовать полем ядра каста.
Существенным отличием поля ядра от поля проекций является то, что в нём отсутствует выделенное направление, то есть оно является изотропным. В рамках квантовой семантики можно сказать, что спин поля ядра каста равен нулю.Как будет показано в дальнейшем, именно суперпозиция этих двух полей позволяет перейти к количественной оценке размеров объектов рассматриваемой модели.
Существенным отличием поля ядра от поля проекций является то, что в нём отсутствует выделенное направление, то есть оно является изотропным. В рамках квантовой семантики можно сказать, что спин поля ядра каста равен нулю.Как будет показано в дальнейшем, именно суперпозиция этих двух полей позволяет перейти к количественной оценке размеров объектов рассматриваемой модели.
2. Фотон как элемент первичной материи
Выше было высказано предположение о том, что ядро каста является зародышем физической материи или вещества. Поскольку существует фактически установленная возможность превращения вещества в виде элементарных частиц в кванты электромагнитного изучения, равно как и обратный процесс (при определённых условиях), логично считать, что ядро каста может ассоциироваться с фотоном.
Единственным свойством ядра каста является его вращение вокруг выделенного направления. Из этого следует, что единственным отличием одного ядра каста от другого может быть только скорость этого вращения.
Таким образом энергию фотона, соответствующего определённой частоте электромагнитного излучения, необходимо связать именно с частотой вращения ядра каста.
О количественной оценке указанной связи можно будет говорить позднее, после того, как будет вычислен размер ядра каста.
А пока попробуем найти ответ на вопрос: возможно ли прямолинейное движение ядра с учётом того, что оно неразрывно связано с тетраэдрической «конструкцией» каста.
Для положительного ответа на этот вопрос, необходимо предложить механизм, который бы обеспечивал: во-первых, перемещение ядра как такового и во-вторых его движение вдоль прямой линии с постоянной скоростью.
Выполнение первого условия требует существования такой пары кастов, в которой переход ядра из одного каста в другой происходил бы по кратчайшей, а, следовательно, и по наиболее вероятной траектории.
Это можно осуществить, если предположить, что каст обладает способностью отражения самого себя так, как это показано на рис. 2.
Единственным свойством ядра каста является его вращение вокруг выделенного направления. Из этого следует, что единственным отличием одного ядра каста от другого может быть только скорость этого вращения.
Таким образом энергию фотона, соответствующего определённой частоте электромагнитного излучения, необходимо связать именно с частотой вращения ядра каста.
О количественной оценке указанной связи можно будет говорить позднее, после того, как будет вычислен размер ядра каста.
А пока попробуем найти ответ на вопрос: возможно ли прямолинейное движение ядра с учётом того, что оно неразрывно связано с тетраэдрической «конструкцией» каста.
Для положительного ответа на этот вопрос, необходимо предложить механизм, который бы обеспечивал: во-первых, перемещение ядра как такового и во-вторых его движение вдоль прямой линии с постоянной скоростью.
Выполнение первого условия требует существования такой пары кастов, в которой переход ядра из одного каста в другой происходил бы по кратчайшей, а, следовательно, и по наиболее вероятной траектории.
Это можно осуществить, если предположить, что каст обладает способностью отражения самого себя так, как это показано на рис. 2.
Рис 2
На рисунке цифрой «1» показано исходное положение ядра каста, а цифрой «2» - положение после отражения грана.
Дистанция между двумя соседними положениями ядра, может быть определена (в единицах радиуса самого ядра) по формуле:
(3)
Забегая вперёд, укажем, что эта величина этой дистанции составляет 2.81237775∙10-16 метра.
Примечание: расчёт радиуса ядра каста приведён в Главе 4.
Последовательность таких переходов может обеспечивать прямолинейное движение ядра по спирально симметричной траектории, как показал профессор В. А. Залгаллер в работе «Цепочка тетраэдров», с которой можно ознакомиться, например, здесь: http://www.allmath.ru/olimp/school/school21/school.htm
Использование его модели достаточно очевидно, если вспомнить, что центры гранов расположены в вершинах правильных тетраэдров. Последовательное отражение гранов эквивалентно отражению от грани тетраэдра (рис. 3).
Примечание: расчёт радиуса ядра каста приведён в Главе 4.
Последовательность таких переходов может обеспечивать прямолинейное движение ядра по спирально симметричной траектории, как показал профессор В. А. Залгаллер в работе «Цепочка тетраэдров», с которой можно ознакомиться, например, здесь: http://www.allmath.ru/olimp/school/school21/school.htm
Использование его модели достаточно очевидно, если вспомнить, что центры гранов расположены в вершинах правильных тетраэдров. Последовательное отражение гранов эквивалентно отражению от грани тетраэдра (рис. 3).
Рис. 3
Результирующую траекторию сложно отобразить графически, поэтому можно убедиться в прямолинейности множества последовательных отражений, воспользовавшись фотографией цепочки склеенных тетраэдров (рис. 4), взятую из работы Rinus Roelofs «Leonardo’s Elevated Polyhedra – Models».
Рис. 4
На правом фото хорошо заметна спиральная структура, возникающая в результате последовательных отражений.
Как было отмечено, движение ядра каста происходит по спирально симметричной траектории вокруг направления движения, но что ещё важно отметить, вектор выделенного направления вращается вокруг этого направления. Таким образом, вектор угловой скорости вращения ядра каста складывается из двух компонентов: орбитального (вращение вокруг траектории) и спинового (вращение вокруг выделенного направления).
При этом, очевидно, орбитальный вектор всегда направлен вдоль траектории движения, а спиновый изменяется скачкообразно с каждым новым отражением каста.
В таком случае понятно, что между двумя последовательными отражениями происходит конечный промежуток времени м, следовательно, скорость движения ядра каста является ограниченной свойствами самого пространства.
То же самое нельзя утверждать о проекциях ядра каста, гипотеза о существовании которых была высказана в первой главе. Эти проекции перемещаются с той же скоростью, что и ядро, однако линейная скорость их вращения зависит от расстояния до ядра и в принципе ничем не ограничена.
Предполагается, что именно эти проекции изменяют структуру пространства и могут приводить к тому, например, что приближение фотона может быть обнаружено наблюдателем ранее, чем его достигнет сам фотон.
Впрочем, разница между фазовой и групповой скоростью фотона известна физике, равно как квантовая запутанность фотонов.
Детальное рассмотрение процессов взаимодействия фотонов с веществом выходит далеко за рамки данного исследования. Эти задачи с успехом решает современная квантовая физика.
3. Консолидация ядер и рождение вещества
Можно предположить, что ядро каста, как и гран, обладает способностью к образованию квартета плотно упакованных шаров. Этот квартет также имеет возможность произвольного вращения, вокруг геометрического центра тяжести. В результате чего, занимаемое им пространство представляет собой сферу, радиус которой (в единицах радиуса ядра) можно определить по формуле:
Касту ядер присвоим самостоятельное название «преон», поскольку, как будет показано в дальнейшем, именно преоны обеспечивают объединение нуклонов в атомные ядра.
Примечание: Это название было впервые использовано Jogesh Pati и Abdus Salam в 1974 году для гипотетических проточастиц, из которых могли бы состоять кварки и глюоны.
Консолидация четырёх преонов в каст второго уровня приводит к образованию сферических, произвольно вращающихся объектов, которые будем называть «интрон» (от лат. inter – между).
Консолидация интронов в каст третьего уровня, приводит к образованию объекта, которое мы назвали «клатрон», что созвучно названию «клатрат», обозначающему соединение включения. Клатрон также включает в себя множество вложенных объектов, образованных последовательной иерархической консолидации ядер каста. Структура клатрона показана на рис. 5.
Примечание: Это название было впервые использовано Jogesh Pati и Abdus Salam в 1974 году для гипотетических проточастиц, из которых могли бы состоять кварки и глюоны.
Консолидация четырёх преонов в каст второго уровня приводит к образованию сферических, произвольно вращающихся объектов, которые будем называть «интрон» (от лат. inter – между).
Консолидация интронов в каст третьего уровня, приводит к образованию объекта, которое мы назвали «клатрон», что созвучно названию «клатрат», обозначающему соединение включения. Клатрон также включает в себя множество вложенных объектов, образованных последовательной иерархической консолидации ядер каста. Структура клатрона показана на рис. 5.
Рис. 5
Как видно из рисунка, клатрон возникает на третьей стадии консолидации ядер каста и, поскольку радиус сферы на каждом уровне консолидации, связан с радиусом предыдущего уровня множителем геометрической прогрессии, то очевидно, что радиус клатрона (в радиусах ядра каста) определится по формуле, следующей из формулы (4):
Особенностью клатрона является то, что радиус вписанной в него сферы превышает радиус ядра каста, что определяет его способность к поглощению такого ядра.
Поскольку сфера клатрона является проекцией его ядра, то размер этого ядра (в единицах радиуса ядра каста) можно определить по формуле:
Поскольку сфера клатрона является проекцией его ядра, то размер этого ядра (в единицах радиуса ядра каста) можно определить по формуле:
Важно отметить, что клатрон является физическим материальным объектом, поскольку образован путём консолидации ядер каста, которые ранее были ассоциированы с фотонами.
Интересно сравнить между нематериальную (каст) и материальную (клатрон) сферы.
Критерием сравнения могут служить объёмы, которые занимают оба объекта в пространстве. В результате будет получена некая безразмерная величина, которая может играть фундаментальную роль в дальнейшем исследовании. Присвоив этой величине символ θ (тэта), получим для её определения формулу:
Интересно сравнить между нематериальную (каст) и материальную (клатрон) сферы.
Критерием сравнения могут служить объёмы, которые занимают оба объекта в пространстве. В результате будет получена некая безразмерная величина, которая может играть фундаментальную роль в дальнейшем исследовании. Присвоив этой величине символ θ (тэта), получим для её определения формулу:
Простейший расчёт, который можно выполнить с помощью тэты даёт результат, который позволяет ассоциировать описанные выше объекты с элементарными частицами, а именно:
Полученное число отличается от фундаментальной константы – отношения масс нейтрона и электрона, которое равно 1838.68366, менее чем на единицу в шестой значащей цифре.
Примечание: Тэта в числителе дроби отражает известный факт распада нейтрона на протон и электрон.
То есть, если предположить, что объем клатрона пропорционален его массе, то тэту можно ассоциировать с объёмом электрона. Понятно, что и в том и в другом случаях, объем ядра каста принимается за единицу.
Если из ф-лы (8) следует связь тэты с массой электрона, то её комбинация с радиусом каста связана с такой физической характеристикой электрона, как заряд. Это видно из следующей формулы:
Примечание: Тэта в числителе дроби отражает известный факт распада нейтрона на протон и электрон.
То есть, если предположить, что объем клатрона пропорционален его массе, то тэту можно ассоциировать с объёмом электрона. Понятно, что и в том и в другом случаях, объем ядра каста принимается за единицу.
Если из ф-лы (8) следует связь тэты с массой электрона, то её комбинация с радиусом каста связана с такой физической характеристикой электрона, как заряд. Это видно из следующей формулы:
где Р – относительный радиус каста, α – постоянная тонкой структуры.
Точность приведённой формулы такая же, как и ф-лы (8), в чём можно убедиться сравнив числовые значения, одно из которых следует из ф-лы (9), а второе равно корню квадратному из числа «α», соответственно: 0.0854256275 и 0.0854245431.
С другой стороны существует известное соотношение между зарядом и постоянной тонкой структуры, которое в системе единиц СГСЭ имеет вид:
Точность приведённой формулы такая же, как и ф-лы (8), в чём можно убедиться сравнив числовые значения, одно из которых следует из ф-лы (9), а второе равно корню квадратному из числа «α», соответственно: 0.0854256275 и 0.0854245431.
С другой стороны существует известное соотношение между зарядом и постоянной тонкой структуры, которое в системе единиц СГСЭ имеет вид:
где е – электрический заряд, h-постоянная Планка, с – скорость света в вакууме.
Приведённые расчёты обладают достаточной точностью, чтобы ассоциировать тэта-сфероид, вписанный в ядро каста с телом электрона.
При этом, более точное соответствие между объёмом тела электрона и его массой бкдет получено ниже, в процессе выяснения структуры нуклонов.
Можно предположить, что дополнительная масса электрона связана с его магнитным моментом.
Основанием для такого предположения является следующий расчёт.
Если сравнить расчётное значение ТСП, которое равно: 0.08542562752 = 0.0072975378372 и взять его обратную величину - 137.032520, то можно заметить, что она отличается от фактической 137.03599906 на -0.003479008601.
Если внести магнитную поправку, связанную с аномальным магнитным моментом электрона формулой:
Приведённые расчёты обладают достаточной точностью, чтобы ассоциировать тэта-сфероид, вписанный в ядро каста с телом электрона.
При этом, более точное соответствие между объёмом тела электрона и его массой бкдет получено ниже, в процессе выяснения структуры нуклонов.
Можно предположить, что дополнительная масса электрона связана с его магнитным моментом.
Основанием для такого предположения является следующий расчёт.
Если сравнить расчётное значение ТСП, которое равно: 0.08542562752 = 0.0072975378372 и взять его обратную величину - 137.032520, то можно заметить, что она отличается от фактической 137.03599906 на -0.003479008601.
Если внести магнитную поправку, связанную с аномальным магнитным моментом электрона формулой:
где δμ – аномальный магнитный момент электрона, μB – магнетон Бора, то получим число 137.03599895.
Если же внести магнитную поправку, непосредственно в число θ, а именно заменить его в ф-ле (9) на число, заданное формулой:
Если же внести магнитную поправку, непосредственно в число θ, а именно заменить его в ф-ле (9) на число, заданное формулой:
μp – магнитный момент протона,
то в этом случае, обратная величина ТСП оказывается равной 137.03599289. То есть различие появляется только в 9-й значащей цифре.
Забегая вперёд отметим, что такая же поправка (среднее двух магнитных моментов) присутствует в формуле, описывающей структуру протона.
Вряд ли это можно считать простым совпадением, с учётом того, что в расчётах ТСП не применялось никаких корректирующих коэффициентов.
Однако, если ф-ла (9) верна в первом приближении, то можно сделать вывод, что ТСП является отражением фундаментальных свойств структуры материи, которые приняты аксиоматически в первой главе.
то в этом случае, обратная величина ТСП оказывается равной 137.03599289. То есть различие появляется только в 9-й значащей цифре.
Забегая вперёд отметим, что такая же поправка (среднее двух магнитных моментов) присутствует в формуле, описывающей структуру протона.
Вряд ли это можно считать простым совпадением, с учётом того, что в расчётах ТСП не применялось никаких корректирующих коэффициентов.
Однако, если ф-ла (9) верна в первом приближении, то можно сделать вывод, что ТСП является отражением фундаментальных свойств структуры материи, которые приняты аксиоматически в первой главе.
4. Поле электрона и поле ядра каста, вычисление размера протона
Если считать, что электрон имеет ту же плотность, что и нейтрон, то придётся предположить, что его форма отличается от сферической. Простейшей моделью может служить представление электрона в виде сфероида (эллипсоида, образованного эллипсом с полуосями 1 и θ, вращающегося вокруг оси, равной тэта).
В таком случай проекции электрона также будут иметь форму сфероида, подобного электрону, а их размеры образуют геометрическую прогрессию, множитель которой определяется по ф-ле (1). Множество всех проекций сфероида будем называть полем электрона.
Кроме поля электрона, как уже отмечалось выше, предполагается наличие поля ядра каста или поля фотона, которое представляет собой множество сфер, размеры которых образуют геометрическую прогрессию, множитель которой определяется по ф-ле (2).
Если поместить электрон в ядро каста, то такое объединение порождает два поля, которые имеют две особые точки, расположенные на полюсах сфероида, которые представляют собой точкм касания к сфере поля каста. Таких точек всего две и они соответствуют 6-му уровню поля электрона и 9-му уровню поля ядра каста (рис. 6).
В таком случай проекции электрона также будут иметь форму сфероида, подобного электрону, а их размеры образуют геометрическую прогрессию, множитель которой определяется по ф-ле (1). Множество всех проекций сфероида будем называть полем электрона.
Кроме поля электрона, как уже отмечалось выше, предполагается наличие поля ядра каста или поля фотона, которое представляет собой множество сфер, размеры которых образуют геометрическую прогрессию, множитель которой определяется по ф-ле (2).
Если поместить электрон в ядро каста, то такое объединение порождает два поля, которые имеют две особые точки, расположенные на полюсах сфероида, которые представляют собой точкм касания к сфере поля каста. Таких точек всего две и они соответствуют 6-му уровню поля электрона и 9-му уровню поля ядра каста (рис. 6).
Рис. 6
Ещё раз хочется обратить внимание на то, что это единственная область совмещённых сферического и эллиптического полей, где поле ядра каста точно вписано в поле электрона.
Можно ожидать, что такая комбинация придаёт особые свойства этим полям. Позже мы покажем в чём могут заключаться эти свойства.
Здесь же обратим внимание на величину RB, которая не случайно обозначена как радиус Бора, поскольку предполагается, что именно эта величина соответствует известной фундаментальной константе, которая закономерно связана как с «классическим радиусом» электрона, так и с длиной волны Комптона. В первом случае через квадрат постоянной тонкой структуры, а во втором – через саму эту постоянную.
Итак, если предположить, что радиус сферы девятого уровня поля ядра каста, действительно совпадает с радиусом Бора, то можно найти размер ядра каста по следующей формуле:
где радиус Бора RB = 5.29177211∙10-11, P и Q определяются по ф-лам (1) и (2) соответственно.
Теперь можно определить радиус клатрона, который, как предполагается совпадает с радиусами как нейтрона, так и протона. Вычисление по ф-ле (5), после подстановки в неё размера ядра каста, даёт результат:
На рисунке ниже (рис. 7) показаны значения радиуса протона из различных экспериментов последних лет. Слева — уточнённые измерения 2019 г. и данные спектроскопии мюонного водорода. Из работы W. Xiong, A.Gasparian et al., Nature 575, 147—150 (2019).
Как видно, полученное значение (зелёная вертикаль) находится практически в середине диапазона всех измерений, что подтверждает правильность сделанных предположений.
5. Спин электрона
В предыдущей главе мы определились с размерами элементарных частиц. Это даёт возможность найти соответствие между механическим моментом электрона и его спином, то есть решить задачу, которая не имеет решения в рамках существующих физических моделей.
В квантовой механике спин определяется по формуле:
В квантовой механике спин определяется по формуле:
где h – постоянная Планка.
Приведённое числовое значение соответствует полуцелому спину, то есть получено из формулы при значении s = 1/2.
С другой стороны, механический момент импульса электрона, который имеет форму сфероида вращающегося вокруг полярной оси, можно вычислить по формуле:
Приведённое числовое значение соответствует полуцелому спину, то есть получено из формулы при значении s = 1/2.
С другой стороны, механический момент импульса электрона, который имеет форму сфероида вращающегося вокруг полярной оси, можно вычислить по формуле:
Не имея возможности оценить, какой может быть скорость вращения сфероида на экваторе, примем её равной скорости света.
Множитель (1 + θ2) отражает тот факт, что тело электрона является сфероидом; полярная полуось, совпадающая с осью вращения, равна θ ∙ RCore.
Численные значения величин, входящих в формулу, следующие:
me = 5.685630∙10-18 МэВ/C2
C = 2.9979246∙108 м/c
RCore = 7.7412139∙10-17 м
θ = 0.726522961
В результате вычислений получаем: Le = 8.063897∙10-26 МэВ∙с.
Если использовать тот же коэффициент, зависящий от θ, что и в ф-ле (9), точнее – обратную ему величину, то можно записать формулу, связывающую механический момент электрона с его спином в виде:
Множитель (1 + θ2) отражает тот факт, что тело электрона является сфероидом; полярная полуось, совпадающая с осью вращения, равна θ ∙ RCore.
Численные значения величин, входящих в формулу, следующие:
me = 5.685630∙10-18 МэВ/C2
C = 2.9979246∙108 м/c
RCore = 7.7412139∙10-17 м
θ = 0.726522961
В результате вычислений получаем: Le = 8.063897∙10-26 МэВ∙с.
Если использовать тот же коэффициент, зависящий от θ, что и в ф-ле (9), точнее – обратную ему величину, то можно записать формулу, связывающую механический момент электрона с его спином в виде:
где α – постоянная тонкой структуры, равная 0.0072973526
Как видно, рассчитанное на основе нашей модели значение, уже в первом приближении совпадает с квантовым с точностью 0.0024%.
Как следует из той же ф-лы (9), значение α также можно выразить, через θ и P (радиус каста гранов). В таком случае можно сказать, что в формировании спина, кроме электрона, участвует также элемент материального пространства, не имеющий измеряемых прямо физических характеристик.
Для получения точного равенства достаточно предположить, что вращение сфероида (тела) электрона происходит со скоростью, несколько меньшей, чем скорость света. Доказать это невозможно, поэтому просто приведём значение экваториальной скорости вращения, при котором описанная модель точно связывает классическую и квантовую механики - оно равно 299785183.6446 м/с. Это меньше скорости света в вакууме на 7277.4 м/с, что немного меньше 1-й космической скорости.
Как видно, рассчитанное на основе нашей модели значение, уже в первом приближении совпадает с квантовым с точностью 0.0024%.
Как следует из той же ф-лы (9), значение α также можно выразить, через θ и P (радиус каста гранов). В таком случае можно сказать, что в формировании спина, кроме электрона, участвует также элемент материального пространства, не имеющий измеряемых прямо физических характеристик.
Для получения точного равенства достаточно предположить, что вращение сфероида (тела) электрона происходит со скоростью, несколько меньшей, чем скорость света. Доказать это невозможно, поэтому просто приведём значение экваториальной скорости вращения, при котором описанная модель точно связывает классическую и квантовую механики - оно равно 299785183.6446 м/с. Это меньше скорости света в вакууме на 7277.4 м/с, что немного меньше 1-й космической скорости.
6. Масса магнитного поля и структура нуклонов
ИСХОДНАЯ ГИПОТЕЗА
Гипотеза о том, что магнитное поле в некоторой его части эквивалентно добавочному объёму, а, следовательно, массе элементарных частиц базируется на следующих соображениях.
1) Выполненные в предыдущих главах расчёты показали, что, что сфероид объёмом θ∙VCore достаточно точно может ассоциироваться с телом электрона. Однако для получения более точных результатов, этот объём должен быть увеличен на некоторую величину, порядок которой относительно объёма тела сфероида равен примерно 10-3.
2) Поскольку предполагается, что ядро каста является минимально возможным объектом, предполагать наличие у него внутренней структуры было бы некорректно. Следовательно, вычислить добавочный объём, эквивалентный массе, оставаясь в рамках только геометрических соображений, не представляется возможным.
3) Включение в формулы (11) и (12) так называемого «аномального магнитного момента» электрона, позволило на 4 порядка повысить точность расчёта постоянной тонкой структуры.
4) Порядок величины аномального магнитного момента совпадает с порядком необходимой добавки к объёму (массе) электрона.
Выбор такой добавки к объёму, эквивалентен предположению что магнитный момент электрона состоит из внешнего, который совпадает с магнетоном Бора и не вносит вклад в массу электрона, и внутреннего, который влияет на его массу.
ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ МАССЕ ОБЪЁМ ЭЛЕКТРОНА
В результате расчётов, удалось установить, что прибавка к объёму электрона может быть связана с модулем проекции аномального магнитного момента на ось вращения электрона, если предположить, что угол прецессии вектора магнитного момента составляет с этой осью угол π/6. То есть добавочный объём электрона может быть определён по формуле:
Общий эквивалентный массе объём электрона определяется следующим образом:
СТРУКТУРА НЕЙТРОНА
Составные части эквивалентного массе объёма нейтрона, как следует из схемы его распада, должны включать протон и электрон. Кроме того, можно ожидать, что к нейтрону добавляется его собственная магнитная масса, пропорциональная относительному магнитному моменту нейтрона. При этом, в отличие от протона, магнитная составляющая объёма должна входить в формулу суммарной массы нейтрона со знаком "+", так же, как и в случае электрона.
Кроме того, в нейтроне должен содержаться положительный заряд, который остаётся в теле протона после распада нейтрона.
И, наконец, тот факт, что нейтрон обладает собственным спином, заставляет предположить, что в нём содержится ядро, которое, как оказалось, представляет собой вытянутый эллипсоид, полярная ось которого равна удвоенному радиусу ядра клатрона, а радиус экватора равен радиусу ядра каста.
На рис. 7 показано, как может выглядеть структура нейтрона, соответствующая описанию. Предполагается, что оба сфероида совпадают, при этом их касты ориентированы в противоположных направлениях. В результате, такое слияние не обладает электрическим зарядом, знак которого, как отмечалось выше, зависит от взаимной ориентации момента импульса сфероида и оси вращения Z (см. рис. 1).
Рис. 7
Таким образом общую формулу для определения суммарного эквивалентного массе объёма нейтрона можно записать в виде:
где μn/μB = – 0.001041875630 - относительный магнитный момент нейтрона;
Vcn – объём ядра нейтрона - вытянутого эллипсоида, полуоси образующего эллипса которого равны 1.112372436 и 1.0 (в относительных единицах);Vc = 1335.125001∙VCore – объём клатрона (тела нейтрона);
V+e = θ∙VCore – объём положительного заряда протона.
Расчёт по ф-ле (17) даёт следующее значение общего эквивалентного массе объёма нейтрона:
Vn = 1337.69246598∙VCore
С другой стороны, расчёт общего эквивалентного массе объёма электрона даёт значение;V-e = 0.727527249 ∙VCore
Отношение двух объёмов, которое по определению равно отношению масс, равно:
Найденное значение отличается от принятого в CODATA-2019, равного 1838.6836617 менее, чем на 2 единицы в седьмом знаке после запятой, или на -0.00000002%.
Полученное совпадение может свидетельствовать о достоверности использованных моделей как электрона, так и нейтрона.
Здесь хочется сделать небольшое отступление и прояснить нашу точку зрения на то, как в хронологическом порядке образуется вещество в виде элементарных физических материальных объектов.
В развёрнутом виде это описано в первых главах, поэтому здесь дадим концепцию в сжатом виде.
1-й этап: консолидация гранов в квартеты с образование кастов как следствие произвольного (хаотичного) движения материи.
2-й этап: формирование ядер кастов и их проекций как следствие произвольного вращения.
3-й этап: прямолинейное движение ядер кастов по спирально симметричной траектории, рождение фотонов и как следствие - упорядоченное вращение и появление выделенных направлений.
4-й этап: консолидация случайно соединившихся фотонов, приводящая в результате к образованию клатронов, объём ядер которых больше ядер каста (фотонов) в θ-1 раз.
5-й этап: поглощение (захват) клатроном двух фотонов, как крайне маловероятное, но возможное в принципе событие.
6-й этап: трансформация ядра клатрона в вытянутый эллипсоид вращения, а пары фотонов - в пару сфероидов, в результате чего рождается нейтрон.
7-й этап: распад нейтрона на протон и электрон или на пару их античастиц.
Если приведённая последовательность верна, то в «памяти» протона должна сохраниться информация о его «родителях». Далее проверяется эта гипотеза.
Полученное совпадение может свидетельствовать о достоверности использованных моделей как электрона, так и нейтрона.
Здесь хочется сделать небольшое отступление и прояснить нашу точку зрения на то, как в хронологическом порядке образуется вещество в виде элементарных физических материальных объектов.
В развёрнутом виде это описано в первых главах, поэтому здесь дадим концепцию в сжатом виде.
1-й этап: консолидация гранов в квартеты с образование кастов как следствие произвольного (хаотичного) движения материи.
2-й этап: формирование ядер кастов и их проекций как следствие произвольного вращения.
3-й этап: прямолинейное движение ядер кастов по спирально симметричной траектории, рождение фотонов и как следствие - упорядоченное вращение и появление выделенных направлений.
4-й этап: консолидация случайно соединившихся фотонов, приводящая в результате к образованию клатронов, объём ядер которых больше ядер каста (фотонов) в θ-1 раз.
5-й этап: поглощение (захват) клатроном двух фотонов, как крайне маловероятное, но возможное в принципе событие.
6-й этап: трансформация ядра клатрона в вытянутый эллипсоид вращения, а пары фотонов - в пару сфероидов, в результате чего рождается нейтрон.
7-й этап: распад нейтрона на протон и электрон или на пару их античастиц.
Если приведённая последовательность верна, то в «памяти» протона должна сохраниться информация о его «родителях». Далее проверяется эта гипотеза.
ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ МАССЕ ОБЪЁМ ПРОТОНА
Следуя выводу из приведённой выше концепции, можно предположить, что в состав протона, должны входить следующие эквивалентные массе объёмы:
Vc = 1335.125001∙VCore – объём клатрона (тела протона);
V+e = θ∙VCore – объём положительного заряда протона;
– μn/μB – относительный магнитный момент нейтрона;
– μ/μB – аномальный магнитный момент электрона;
μp/μB – относительный магнитный момент протона.
Учёт перечисленных выше составляющих эквивалентного массе объёма протона определится по формуле:
Знак "−" в формуле отражает тот факт, что магнитные моменты электрона (нейтрона) и протона имеют разные знаки.
Расчёт по приведённой формуле даёт значение эквивалентного массе объёма протона равным: Vp = 1335.8511042 ∙ VCore .
Отношение найденного значения объёма протона к объёму электрона равно:
Расчёт по приведённой формуле даёт значение эквивалентного массе объёма протона равным: Vp = 1335.8511042 ∙ VCore .
Отношение найденного значения объёма протона к объёму электрона равно:
Найденное значение отличается от фактического на 1 единицу в 6-м знаке после запятой, или на – 0.0000001%.
Точность полученных результатов достаточно убедительно показывает, что магнитное поле элементарных частиц вносит заметный, хотя и небольшой вклад в их инерционную массу.
Второй вывод, который следует из приведённых расчётов, заключается в предположении, что именно магнитное поле является первичным источником поля электрического, а не наоборот, как принято считать.
Возможно, что сама сила электрического взаимодействия имеет причиной не электрический заряд сам по себе, а некую «электрическую массу», которая не участвует в гравитационном взаимодействии, но определяет взаимодействие по закону Кулона.
Точность полученных результатов достаточно убедительно показывает, что магнитное поле элементарных частиц вносит заметный, хотя и небольшой вклад в их инерционную массу.
Второй вывод, который следует из приведённых расчётов, заключается в предположении, что именно магнитное поле является первичным источником поля электрического, а не наоборот, как принято считать.
Возможно, что сама сила электрического взаимодействия имеет причиной не электрический заряд сам по себе, а некую «электрическую массу», которая не участвует в гравитационном взаимодействии, но определяет взаимодействие по закону Кулона.
7. Гипермасса как альтернатива заряду в законе Кулона
В первой главе мы постулировали существование двух типов сферических полей: поле каста с коэффициентом экспансии «Q» и поле проекций c коэффициентом экспансии «Р». Позже сделано предположение о существовании специфического поля проекций, связанных с электроном, которое можно назвать полем электрона, которое представляет собой ряд сфероидов с пропорцией тэта. Коэффициент экспансии поля электрона также равен «Р». Сравнение поля каста с полем электрона позволило определить размер ядра каста и, расчётные от него, размеры электрона и нуклонов.
С другой стороны, природный феномен дальнодействия заставляет рассматривать взаимодействие физических объектов как результат суперпозиции их полей.
Простое разделение полей по форме само по себе порождает 3 варианта их суперпозиции: сфера-сфера, сфера-сфероид, сфероид-сфероид.
Можно ожидать, что каждый из вариантов обладает специфическим воздействием на физические объекты.
Консолидация, которая являет причиной появления физического материального объекта молчаливо предполагает, что суперпозиция сферических полей приводит к взаимному притяжению их источников.
Модель сфероид (электрон) в ядре каста (сфере) также предполагает взаимное притяжение вплоть до поглощения сфероида сферой.
Что касается взаимодействия сфероидов, то тут определяющую роль играет направление вращения сфероида вокруг оси Z (рис. 1). Это отличает его от сферы, вращение которой вокруг центра в общем случае – произвольно. Если основываться на различии положительного и отрицательного зарядов, то можно предположить, что сфероиды с параллельными моментами вращения будут отталкиваться, а с антипараллельными – притягиваться.
Примечание: Разницу между правым и левым вращением можно в принципе заменить на сравнение направления вращения особой сферы (если оно также происходит вокруг оси Z) и особого сфероида. Можно, например, считать, что притяжение возникает только в случае, когда особая сфера и особый сфероид вращаются в противоположных направлениях.
Такой вариант взаимодействия соответствует электрическому, которое в рассматриваемой модели отсутствует. Предположим, что природа взаимодействия сфероидов та же, что и сфер и посмотрим, можно ли заменить закон Кулона на закон гравитации, тем более, что и тот, и другой одинаково зависят от расстояния между объектами.
Другими словами, попробуем найти такие объекты в нашей модели, которые позволили бы получить результат взаимодействия в виде закона Кулона, но без использования электрического поля. Для этого рассмотрим два особых объекта, которые позволили вычислить размер протона.
Каждый из этих объектов выглядит так, как показано на рис. 6 и, следовательно, поле каждого из них имеет две особые точки, соответствующие касанию двух проекций (сферы и сфероида). Эти объекты (сферу 9-го уровня и сфероид 6-го уровня) назовём особыми, поскольку больше нигде точек касания во иерархическом множестве проекций не существует.
Ещё одним признаком особенности является то, что отношение их объёмов такое же, отношение объёма клатрона к объёму каста, то есть равно θ.
В соответствии с высказанным предположением, взаимодействие двух таких объектов будет включать в себя, как отталкивание, так и притяжение.
Предположим, что силы притяжения и отталкивания, связаны с объёмом пространства, который ограничен особыми объектами.
Радиус особой сферы в единицах радиуса ядра каста равен Q9, а объём в единицах объёма ядра каста равен Q27.
Полуоси особого сфероида равны Р6 и θ ∙ Р6, а объём – θ ∙ Р18, поскольку вращение происходит вокруг полярной (малой) оси.
Массу, величина которой пропорциональна разности этих объёмов будем называть «гипермассой», вычисляется по формуле:
С другой стороны, природный феномен дальнодействия заставляет рассматривать взаимодействие физических объектов как результат суперпозиции их полей.
Простое разделение полей по форме само по себе порождает 3 варианта их суперпозиции: сфера-сфера, сфера-сфероид, сфероид-сфероид.
Можно ожидать, что каждый из вариантов обладает специфическим воздействием на физические объекты.
Консолидация, которая являет причиной появления физического материального объекта молчаливо предполагает, что суперпозиция сферических полей приводит к взаимному притяжению их источников.
Модель сфероид (электрон) в ядре каста (сфере) также предполагает взаимное притяжение вплоть до поглощения сфероида сферой.
Что касается взаимодействия сфероидов, то тут определяющую роль играет направление вращения сфероида вокруг оси Z (рис. 1). Это отличает его от сферы, вращение которой вокруг центра в общем случае – произвольно. Если основываться на различии положительного и отрицательного зарядов, то можно предположить, что сфероиды с параллельными моментами вращения будут отталкиваться, а с антипараллельными – притягиваться.
Примечание: Разницу между правым и левым вращением можно в принципе заменить на сравнение направления вращения особой сферы (если оно также происходит вокруг оси Z) и особого сфероида. Можно, например, считать, что притяжение возникает только в случае, когда особая сфера и особый сфероид вращаются в противоположных направлениях.
Такой вариант взаимодействия соответствует электрическому, которое в рассматриваемой модели отсутствует. Предположим, что природа взаимодействия сфероидов та же, что и сфер и посмотрим, можно ли заменить закон Кулона на закон гравитации, тем более, что и тот, и другой одинаково зависят от расстояния между объектами.
Другими словами, попробуем найти такие объекты в нашей модели, которые позволили бы получить результат взаимодействия в виде закона Кулона, но без использования электрического поля. Для этого рассмотрим два особых объекта, которые позволили вычислить размер протона.
Каждый из этих объектов выглядит так, как показано на рис. 6 и, следовательно, поле каждого из них имеет две особые точки, соответствующие касанию двух проекций (сферы и сфероида). Эти объекты (сферу 9-го уровня и сфероид 6-го уровня) назовём особыми, поскольку больше нигде точек касания во иерархическом множестве проекций не существует.
Ещё одним признаком особенности является то, что отношение их объёмов такое же, отношение объёма клатрона к объёму каста, то есть равно θ.
В соответствии с высказанным предположением, взаимодействие двух таких объектов будет включать в себя, как отталкивание, так и притяжение.
Предположим, что силы притяжения и отталкивания, связаны с объёмом пространства, который ограничен особыми объектами.
Радиус особой сферы в единицах радиуса ядра каста равен Q9, а объём в единицах объёма ядра каста равен Q27.
Полуоси особого сфероида равны Р6 и θ ∙ Р6, а объём – θ ∙ Р18, поскольку вращение происходит вокруг полярной (малой) оси.
Массу, величина которой пропорциональна разности этих объёмов будем называть «гипермассой», вычисляется по формуле:
где ρ – плотность материи, заключённой между двумя особыми объёмами.
В таком случае, силу гравитационного притяжения (или отталкивания) между особыми объектами на расстоянии равном единице, можно определить по формуле:
В таком случае, силу гравитационного притяжения (или отталкивания) между особыми объектами на расстоянии равном единице, можно определить по формуле:
где G – гравитационная постоянная, численно равная 6.67430∙10-11
в системе единиц СИ.
Примечание: в дальнейших расчётах предполагается, что гравитационная постоянная на микроуровне имеет то же значение, что и в космическом масштабе, хотя, скорее всего, может совпадать только порядок величины.
Сила кулоновского взаимодействия между двумя элементарными зарядами, на единичном расстоянии, определяется по формуле:
в системе единиц СИ.
Примечание: в дальнейших расчётах предполагается, что гравитационная постоянная на микроуровне имеет то же значение, что и в космическом масштабе, хотя, скорее всего, может совпадать только порядок величины.
Сила кулоновского взаимодействия между двумя элементарными зарядами, на единичном расстоянии, определяется по формуле:
В системе единиц СИ: К = 8.98755∙109, е = 1.60218∙10-19.
Прежде чем перейти к вычислениям, приведём некоторые цитаты из лекции Поля Дирака, которую он прочёл в Школе Физики при университете Нового Южного Уэльса (Кенсингтон, Сидней, Австралия) 27 августа 1975 года
Вначале цитаты, касающиеся пропорций, которые уже определены нами в предыдущих главах.
«О безразмерных величинах мы и будем говорить сегодня. Одна из них - величина, обратная знаменитой постоянной тонкой структуры hc/e2. Она является фундаментальной константой в атомной физике и приблизительно равна 137.
Другая безразмерная постоянная определяется отношением массы протона к массе электрона mр/mеи составляет около 1840. Удовлетворительного объяснения этих чисел пока нет, но физики надеются, что в конце концов оно будет найдено. …»
И две цитаты, касающиеся огромной разницы между электрической и гравитационной силами.
«Существует ещё одна безразмерная постоянная, на которую мне бы хотелось обратить ваше внимание. … Можно составить отношение электростатической силы к гравитационной. Оно будет безразмерной величиной, не зависящей от расстояния. Таким образом, мы придём к выражению
Если вычислить значение этой формулы, то получится гигантское число, равное приблизительно 2∙1039. Как и другие безразмерные физические постоянные, это число должно быть объяснено. Можно ли хотя бы надеяться придумать теорию, которая объяснит такое огромное число? Его нельзя разумно построить, например, из 4π и других простых чисел, которыми оперирует математика! Единственная возможность объяснить это число - связать его с возрастом Вселенной.»
«Изучение различных физических постоянных позволяет сделать вывод о том, что гравитационная постоянная изменяется. …»
Возвращаясь к решению нашей задачи, найдём, что сила кулоновского взаимодействия на расстоянии численно равном единице и определённая по формуле (21) равна FK = 2.30708∙10−28 (Н).
В формуле (19) присутствует неопределённый параметр «плотность», который необходимо связать как с массой одной из основных элементарных частиц, так и с параметрами исследуемой модели. Результат вычислений будем считать корректным, если он не только приведёт к правильному вычислению приведённой выше силы Кулона, но и не будет содержать никаких числовых коэффициентов, не вписывающихся в рамки этой модели.
С учётом того, что гравитационное взаимодействие обусловлено, в первую очередь, взаимным притяжением нуклонов, свяжем величину плотности гипермассы с массой протона. В таком случае величина гипермассы будет равна:
Прежде чем перейти к вычислениям, приведём некоторые цитаты из лекции Поля Дирака, которую он прочёл в Школе Физики при университете Нового Южного Уэльса (Кенсингтон, Сидней, Австралия) 27 августа 1975 года
Вначале цитаты, касающиеся пропорций, которые уже определены нами в предыдущих главах.
«О безразмерных величинах мы и будем говорить сегодня. Одна из них - величина, обратная знаменитой постоянной тонкой структуры hc/e2. Она является фундаментальной константой в атомной физике и приблизительно равна 137.
Другая безразмерная постоянная определяется отношением массы протона к массе электрона mр/mеи составляет около 1840. Удовлетворительного объяснения этих чисел пока нет, но физики надеются, что в конце концов оно будет найдено. …»
И две цитаты, касающиеся огромной разницы между электрической и гравитационной силами.
«Существует ещё одна безразмерная постоянная, на которую мне бы хотелось обратить ваше внимание. … Можно составить отношение электростатической силы к гравитационной. Оно будет безразмерной величиной, не зависящей от расстояния. Таким образом, мы придём к выражению
e2/Gmemp
где е - заряд электрона (или протона), G - гравитационная постояннаяЕсли вычислить значение этой формулы, то получится гигантское число, равное приблизительно 2∙1039. Как и другие безразмерные физические постоянные, это число должно быть объяснено. Можно ли хотя бы надеяться придумать теорию, которая объяснит такое огромное число? Его нельзя разумно построить, например, из 4π и других простых чисел, которыми оперирует математика! Единственная возможность объяснить это число - связать его с возрастом Вселенной.»
«Изучение различных физических постоянных позволяет сделать вывод о том, что гравитационная постоянная изменяется. …»
Возвращаясь к решению нашей задачи, найдём, что сила кулоновского взаимодействия на расстоянии численно равном единице и определённая по формуле (21) равна FK = 2.30708∙10−28 (Н).
В формуле (19) присутствует неопределённый параметр «плотность», который необходимо связать как с массой одной из основных элементарных частиц, так и с параметрами исследуемой модели. Результат вычислений будем считать корректным, если он не только приведёт к правильному вычислению приведённой выше силы Кулона, но и не будет содержать никаких числовых коэффициентов, не вписывающихся в рамки этой модели.
С учётом того, что гравитационное взаимодействие обусловлено, в первую очередь, взаимным притяжением нуклонов, свяжем величину плотности гипермассы с массой протона. В таком случае величина гипермассы будет равна:
То есть гипермасса равна массе протона, умноженной на особый объём в единицах ядра каста.
Результирующую формулу для определения силы притяжения двух одинаковых гипермасс, можно представить в виде:
Результирующую формулу для определения силы притяжения двух одинаковых гипермасс, можно представить в виде:
Включение в формулу дополнительного безразмерного коэффициента, зависящего от магнитного поля, вызвано тем, что все предыдущие вычисления показали необходимость учёта «магнитного объёма эквивалентного массе» в том или ином виде:
Для определения этого коэффициента, сравним численные значения сил, вычисленных по формулам (21) и (23):
Для определения этого коэффициента, сравним численные значения сил, вычисленных по формулам (21) и (23):
Если ограничиться той же точностью, с которой определена гравитационная постоянная согласно CODATA-2019, а именно – 5 значащих цифр, то искомый коэффициент может быть определён по формуле:
В последней формуле обозначены: VP = 11.01135 – объём преона в единицах объёма ядра каста; μp/μB – относительный магнитный момент протона.
Сравнение чисел в правой части формул (24) и (25), показывает, что гипотеза гипермассы вполне может заменить закон Кулона, если считать заряд безразмерной величиной и считать эту силу пропорциональной количеству пар зарядов, участвующих в электрическом взаимодействии.
Из приведённых расчётов не следует, что заряд имеет размер атома Бора. Расчёты касались сил взаимодействия, которые связаны с локальными (ограниченными в пространстве) полями зарядов, а не с самими зарядами. Таких полей всего два: консолидированное поле заряда в виде клатрона и проективное поле заряда в виде пары особых объёмов.
Консолидированное поле является источником гравитационного поля.
Проективное поле является источником кулоновского взаимодействия.
Сам же заряд, как элементарная основа вещества представляет собой вращающийся вокруг полярной оси сфероид, обладающий магнитным моментом (спином) и существует в двух видах – свободный в виде электрона и связанный в клатроне (протон).
Любое третье состояние заряда может существовать только в связанном с клатроном виде, что наблюдается в атомных ядрах, к анализу структуры которых мы и перейдём.
Сравнение чисел в правой части формул (24) и (25), показывает, что гипотеза гипермассы вполне может заменить закон Кулона, если считать заряд безразмерной величиной и считать эту силу пропорциональной количеству пар зарядов, участвующих в электрическом взаимодействии.
Из приведённых расчётов не следует, что заряд имеет размер атома Бора. Расчёты касались сил взаимодействия, которые связаны с локальными (ограниченными в пространстве) полями зарядов, а не с самими зарядами. Таких полей всего два: консолидированное поле заряда в виде клатрона и проективное поле заряда в виде пары особых объёмов.
Консолидированное поле является источником гравитационного поля.
Проективное поле является источником кулоновского взаимодействия.
Сам же заряд, как элементарная основа вещества представляет собой вращающийся вокруг полярной оси сфероид, обладающий магнитным моментом (спином) и существует в двух видах – свободный в виде электрона и связанный в клатроне (протон).
Любое третье состояние заряда может существовать только в связанном с клатроном виде, что наблюдается в атомных ядрах, к анализу структуры которых мы и перейдём.
8. Консолидация нуклонов, образование атомных ядер
8.1 Постановка задачи
Дефект массы атомных ядер определяется эмпирически путём измерения средней массы ядра, которая отличается от суммы масс нуклонов, составляющих это ядро.
Часто используется величина удельной энергии связи, которая равна дефекту массы в энергетическом эквиваленте, делённому на число нуклонов в ядре.
Значения дефектов массы в расчёте на один нуклон для большинства ядер находятся в диапазоне от 7 до 9 МэВ на нуклон.
В таком случае, следовало бы ожидать, что разность масс ядер изотопов, отличающихся на один нейтрон, должна также находиться в пределах 7-9 МэВ.
Однако это не соответствует фактическому положению дел.
Чтобы это проиллюстрировать рассмотрим изотопы двух химических элементов: углерода и кислорода. Сразу отметим, что и для подавляющего большинства остальных изотопов картина не меняется.
Итак, дефект массы ядра изотопа 16О равен 127.612 МэВ, а изотопа 17О - 131.754 МэВ. Как видно, разница составляет 4.142 МэВ, что меньше среднего значения почти в 2 раза. В то же время, это число очень близко к энергии связи U-типа, равной 4.220 МэВ, о которой речь пойдёт ниже.
При этом, дефект массы изотопа 18О (139.7890 МэВ) отличается от 17О на 8.035 МэВ. То есть в этом случае, отличие вроде бы соответствует ожидаемому. Однако, как будет показано в дальнейшем, причина такого расхождения закономерна.
А пока проведём аналогичное сравнение изотопов углерода.
Дефект массы ядра изотопа 12С равна 92.156 МэВ, а изотопа 13С - 97.102 МэВ.
Разница составляет 4.946 МэВ, что гораздо меньше ожидаемой величины.
Как и в первом примере, это число очень близко к энергии связи S-типа, равной 4.923 МэВ, о которой также пойдёт речь ниже.
Прямо противоположная картина наблюдается у изотопов бора и азота. Сравнение, аналогичное, проведённому для кислорода и углерода, показывает, что разница дефектов массы изотопов 11В и 10В равна 11.448 МэВ, а изотопов 15N и 14N - 10.833 МэВ.
В обоих этих случаях разница значительно отличается от среднего значения, однако в большую сторону.
Указанные различия явно указывают на то, что присоединённый нуклон способен по-разному связываться с нуклонами ядра и в зависимости от того, как и с каким количеством нуклонов ядра он связан, масса изотопа меняется на разную величину.
Это заставляет усомниться в том, что ядро представляет собой более или менее деформированную сферу, напоминающую каплю воды в условиях невесомости.
Также не вызывает доверия модель "облаков виртуальных мезонов, окружающих нуклоны" и "обеспечивающих их взаимодействие", которая, в силу своей "художественности", позволяет сторонникам такой модели опылять друг друга множеством слов и формул, описывающих эти облака, нисколько не проясняя их природы, да и вообще - существования.
Придерживаясь концепции о том, что в микромире действуют геометрические закономерности, попробуем выяснить, как могут быть устроены связи между нуклонами в ядре и с чем может быть связан дефект массы, как фактически установленный феномен.
8.2. Механизм объединения нуклонов.
Предполагается, что пара нуклонов является объединённой, если у них есть общий преон из числа касательных к поверхности нуклона. Число таких преонов равно четырём (рис. 5).
В связи с этим можно ожидать, что максимальное количество связей нуклона с другими нуклонами также равно четырём.
Рассмотрим возможные варианты общего преона при условии, что в нём должно сохраниться по крайней мере одно ядро каста. Это требование является необходимым по той причине, что в случае отсутствия ядер каста, говорить о существовании преона невозможно. Наличие же хотя бы одной точки, формирует преон за счёт того, что эта точка имеет возможность последовательно занимать пустые места, определённые структурой преона, в которых потенциально могут быть размещены остальные три ядра. Другими словами, предполагается, что динамический процесс в преоне, создаёт квартет ядер каста даже при отсутствии трёх ядер из этого квартета, что вполне согласуется с принципом неопределённости в квантовой механике.
Действительно, если принять во внимание формулу Δx ∙ ΔPx ≥ h/2π, то на расстояниях порядка размера преона Δx = 10-16, неопределённость импульса составляет: ΔPx ≥ 10-34/ Δx =10-18 (кг ∙ м/с). С учётом массы ядра каста, равной примерно ≈10-31 кг, находим, что неопределённость скорости её перемещения равна: ΔV ≥ 10-18/ 10-31 = 1013 (м/с), то есть на 5 порядков превышает скорость света. Это значит, что практически точка может находиться одновременно во всех четырёх сферах квартета, обеспечивая существование преона, как полноценного к-объекта.
Для оценки дефекта массы, возникающего в общем преоне по мере удаления из него ядер каста и замены их образами, которые мы назовём «образ ядра каста» или просто – «образ», определим массу одного ядра каста в энергетическом эквиваленте.
Это легко сделать, если считать, что масса ядро каста в теле нуклона, определяется отношением его объёма к объёму тела электрона, который численно равен θ, то есть она имеет ту же плотность, что и электрон. Таким образом, искомое значение массы в энергетическом эквиваленте равно: 1/θ ∙ me = 0.70335 МэВ
Откуда следует, что замена одного ядра каста в преоне на его образ, эквивалентна потере массы клатрона на величину 0.70335 МэВ.
В общем преоне это эквивалентно той же величине потери массы, но уже на пару нуклонов. То есть масса каждого из них уменьшается на 1/2 этой величины.
Возможные варианты соединения пары преонов приведены на рис. 8.
Рис. 8
Для проверки этой гипотезы существует два варианта: расчёт энергии связи простейших ядер, взаимное расположение нуклонов в которых достаточно очевидно; расчёт максимально возможного дефекта массы на один нуклон.
8.3. Дефект массы дейтрона.
Начнём с дейтрона, который по существующим представлениям является объединением нейтрона с протоном.
Первый вопрос, на который надо ответить: является ли дейтрон результатом простого соединения протона с нейтроном в результате действия неких сил, или же это происходит в геометрически обусловленной форме, для образования которой не требуется наличия третьей стороны в виде «сильного взаимодействия».
Ранее мы предположили, что первичным элементарным объектом является нейтрон. Исходя из этого рассмотрим ситуацию, когда два нейтрона объединяются до того, как успеют распасться. Предполагаем, что именно так образуется дейтрон.
n + n -> d +?
Сумма масс двух нейтронов в энергетическом эквиваленте равна 1879.1308 МэВ. Масса дейтрона равна 1875.6130 МэВ.
Если предположить, что соединение происходит за счёт образования связи типа D (Рис. 8), то потеря массы будет равна 3.5167 МэВ
В результате масса пары составит:
1879.1308 - 3.5167 = 1875.6141 (МэВ).
При этом сумма масс нейтрона и протона равна 1877.8375 МэВ.
Таким образом, дефект массы в энергетическом эквиваленте равен:
1877.8375 МэВ - 1875.6141 МэВ = 2.2234 МэВ.
Это значение меньше измеренного на 2.2245 - 2.2234 = 0.0011 (МэВ).
Примечание: Возможно, что в процессе образования дейтрона теряется некоторый объём, связанный с магнитным полем. Как показывают несложные вычисления, магнитная масса нейтрона в энергетическом эквиваленте равна 0.00073 МэВ.
Возникает вопрос: каким образом соединение двух электрически нейтральных частиц приводит к образованию положительно заряженного атомного ядра?
На этот вопрос может существовать только один рациональный ответ, который заключается в том, что положительный заряд одного из нейтронов перемещается из его ядра в образ соединения преонов типа D. Но в таком случае, приходится предположить, что оставшийся в ядре нейтрона отрицательный заряд (электрон) экранируется самим ядром, которое в этом случае играет роль положительного заряда (рис. 9).
Рис. 9
Описанная структура не может считаться ядром в обычном понимании, а представляет собой самостоятельную двух-нуклонную элементарную частицу.
Если все приведённые рассуждения верны, то из этого следует весьма интересный вывод о том, что не магнитное поле является следствием движения (в данном случае - вращения) электрического заряда, а наоборот - электрическое поле является следствием существования поля магнитного.
Эта гипотеза требует тщательного исследования, которое будет проведено позже.
8.4. Дефекты масс тритона и гелия-3.
Вычисление дефекта масс 3-нуклонных ядер не может быть достаточно корректным по той причине, что нуклоны могут объединяться в двух различных конфигурациях – цепь и треугольник. В случае цепи число связей равно двум, а в случае треугольника – трём. Скорее всего в реальности существуют обе конфигурации, а измеряемый дефект массы является средним, зависящим от пропорций конфигураций в смеси.
Обратим внимание лишь на тот факт, что разница масс ядер трития и гелия-4, которая равна: 2808.9211 (Н3) - 2808.3916 (Не3) = 0.5295 (МэВ), не на много отличается от массы электрона в энергетическом эквиваленте. Это позволяет предположить, что ядро Не3 образуется в результате потери электрона одним из нейтронов ядра трития.
8.5. Дефект массы ядра гелия-4.
Расчёт массы ядра гелия 4 представляет особый интерес, поскольку его «конструкция» скорее всего воспроизводит конструкцию преона, где составные части расположены в вершинах правильного тетраэдра. В такой конструкции количество связей между нуклонами равно шести, причём 4 из них – это связи между разными нуклонами, а 2 остальные – между одинаковыми.
Рассмотрим две версии образования ядра гелия – 4:
- соединение пары дейтронов,
- самопроизвольное соединение нуклонов.
В первом случае формула для вычисления массы ядра Не4 имеет вид:
где mD = 1875.6129 МэВ – масса дейтрона,
S = 4.92344 МэВ – энергия связи S-типа,
N = 0.78239 МэВ – масса ядра нейтрона,
me = 0.51100 МэВ – масса электрона.
Результат расчёта по ф-ле (26) даёт массу ядра Не4 равной 3727.3806 МэВ, при этом измеренное значение равно 3727.3813; разница -0.0007 МэВ.
Соответствующий расчёту процесс образования ядра Не4 при соединении двух дейтронов приводит к тому, что все 4 нейтрона теряют свои ядра и при этом, 2 из них теряют электрон, что приводит к остаточному заряду соединения, равному 2 единицам положительного заряда. Можно сказать, что в процессе объединения происходит распад двух нейтронов с образованием двух протонов.
Число связей, образующихся при соединении, равное 4, говорит о том, что две «гантели» дейтрона соединяются крест-накрест, в результате чего образуется правильный тетраэдр из 4-х нуклонов.
Во втором случае предполагается, что ядро Не-4 образуется в результате случайного соединения двух протонов и двух нейтронов в правильный тетраэдр за счёт появления 6 связей между нуклонами.
S = 4.92344 МэВ – энергия связи S-типа,
N = 0.78239 МэВ – масса ядра нейтрона,
me = 0.51100 МэВ – масса электрона.
Результат расчёта по ф-ле (26) даёт массу ядра Не4 равной 3727.3806 МэВ, при этом измеренное значение равно 3727.3813; разница -0.0007 МэВ.
Соответствующий расчёту процесс образования ядра Не4 при соединении двух дейтронов приводит к тому, что все 4 нейтрона теряют свои ядра и при этом, 2 из них теряют электрон, что приводит к остаточному заряду соединения, равному 2 единицам положительного заряда. Можно сказать, что в процессе объединения происходит распад двух нейтронов с образованием двух протонов.
Число связей, образующихся при соединении, равное 4, говорит о том, что две «гантели» дейтрона соединяются крест-накрест, в результате чего образуется правильный тетраэдр из 4-х нуклонов.
Во втором случае предполагается, что ядро Не-4 образуется в результате случайного соединения двух протонов и двух нейтронов в правильный тетраэдр за счёт появления 6 связей между нуклонами.
где mn = 939.56542 МэВ – масса нейтрона,
mp = 938.27209 МэВ – масса протона,
S = 4.92344 МэВ – энергия связи S-типа,
U = 4.22009 МэВ – энергия связи U-типа,
N = 0.78239 МэВ – масса ядра нейтрона.
Результат расчёта по ф-ле (27) даёт массу ядра Не-4 равной 3727.3830 МэВ, при этом измеренное значение равно 3727.3813; разница 0.0017 МэВ.
То есть во втором случае точность совпадения хуже и отличается в большую сторону.
Нельзя исключать, что оба механизма синтеза ядра гелия-4 с разной вероятностью возможны.
Расчётные формулы для некоторых других ядер вынесены в отдельное Приложение.
mp = 938.27209 МэВ – масса протона,
S = 4.92344 МэВ – энергия связи S-типа,
U = 4.22009 МэВ – энергия связи U-типа,
N = 0.78239 МэВ – масса ядра нейтрона.
Результат расчёта по ф-ле (27) даёт массу ядра Не-4 равной 3727.3830 МэВ, при этом измеренное значение равно 3727.3813; разница 0.0017 МэВ.
То есть во втором случае точность совпадения хуже и отличается в большую сторону.
Нельзя исключать, что оба механизма синтеза ядра гелия-4 с разной вероятностью возможны.
Расчётные формулы для некоторых других ядер вынесены в отдельное Приложение.
8.6. Расчёт максимального значения дефекта массы.
Прежде всего необходимо отметить, что максимальное значение дефекта массы в пересчёте на один нуклон отличается от предельного значения, которое соответствует максимальному значению суммы всех возможных четырёх связей нуклона. Если считать, что дефект массы в основном определяется энергией связи, то её предельное значение для одного нуклона можно найти по формуле:
Понятно, что все нуклоны в ядре не могут иметь четыре связи, поскольку по крайней мере внешние из них будут иметь одну или более свободных связей. По этой причине максимальная энергия связи на один нуклон будет всегда меньше указанной величины.
Так, например, максимальное из всех измеренных значений энергии связи, получено для изотопа железа Fe-56 и равно 8.79107 МэВ/нуклон.
Не имея возможности выяснить конкретную архитектуру ядер, состоящих из множества нуклонов, предположим, что нуклоны в них упакованы достаточно плотно, чтобы можно было для расчёта использовать модель ядра гелия-4, которая, на наш взгляд, достаточно корректна.
В таком случае будем считать, что максимальное значение энергии связи на один нуклон равно среднему значению энергии связи ядра гелия-4, которое определяется по формуле:
Так, например, максимальное из всех измеренных значений энергии связи, получено для изотопа железа Fe-56 и равно 8.79107 МэВ/нуклон.
Не имея возможности выяснить конкретную архитектуру ядер, состоящих из множества нуклонов, предположим, что нуклоны в них упакованы достаточно плотно, чтобы можно было для расчёта использовать модель ядра гелия-4, которая, на наш взгляд, достаточно корректна.
В таком случае будем считать, что максимальное значение энергии связи на один нуклон равно среднему значению энергии связи ядра гелия-4, которое определяется по формуле:
Если в нуклоне одна связь остаётся свободной, что соответствует расположению этого нуклона на поверхности ядра, то для него максимальная энергия связи равна:
Кроме того, ядро гелия-4 содержит пару нейтронов, которые лишены своих ядер, что увеличивает дефект массы на величину 2N = 1.56478 МэВ. Относительно дефекта массы ядра гелия-4 это составляет: 1.56478 / 28.29370 = 0.05530.
Понятно, что результирующий дефект массы на один нуклон будет определяться пропорцией между количеством внутренних и внешних нуклонов и включать в себя коэффициент, учитывающий увеличение это дефекта за счёт потери ядер нейтронов, который равен kN = 1 + 0.05530. Таким образом, формула для расчёта удельного дефекта массы тяжёлых ядер запишется в виде:
Понятно, что результирующий дефект массы на один нуклон будет определяться пропорцией между количеством внутренних и внешних нуклонов и включать в себя коэффициент, учитывающий увеличение это дефекта за счёт потери ядер нейтронов, который равен kN = 1 + 0.05530. Таким образом, формула для расчёта удельного дефекта массы тяжёлых ядер запишется в виде:
где P – процент внутренних нуклонов в ядре.
К примеру, для изотопа железа Fe-56, обладающего максимальным дефектом массы, процент внутренних нуклонов равен 76%, что соответствует 41 внутреннему нуклону.
К примеру, для изотопа железа Fe-56, обладающего максимальным дефектом массы, процент внутренних нуклонов равен 76%, что соответствует 41 внутреннему нуклону.
9. Трансформация и распад нуклонов
9.1 Предварительные замечания
Информация, содержащаяся в этой главе, является, пожалуй, лучшим доказательством эффективности использования геометрической модели микромира, поскольку даёт ответ не только на загадку дискретности масс элементарных частиц, но и позволяет вычислить их массы с достаточно высокой точностью.
Приведённые вычисления проведены только для К, π и μ мезонов (согласно прежней классификации), однако используемая методика позволяет вычислить массы практически всех известных элементарных частиц, а также предсказать возможность существования ещё не открытых.
Надо отметить, что подобные расчёты не проводились ранее в связи с тем, что единственным теоретическим объяснением их появления в «космических лучах» служит «бомбардировка ядер атомов азота». Однако ниже будет показано, что количество и массы таких мезонов как К-мезон, π-мезон и μ-мезон, подчиняются строгой закономерности.
Для удобства вычислений будем использовать эквивалентные массе объёмы мезонов, которые рассчитываются при условии, что плотность тел мезонов такая же, как у электрона и клатрона. То есть формула для расчёта объёма имеет следующий вид:
В результате расчёта по приведённой формуле находим следующие значение эквивалентных массе объёмов (в единицах объёма ядра каста):
Примечание: здесь и далее буквами обозначены объёмы мезонов, что сделано для того, чтобы не загромождать формулы лишними символами.
Первое, что бросается в глаза при анализе приведённых выше значений объёмов мезонов – это связь между объёмами заряженного К-мезона и клатрона, которая выглядит следующим образом:
9.2 Схема распада клатрона
Первое, что бросается в глаза при анализе приведённых выше значений объёмов мезонов – это связь между объёмами заряженного К-мезона и клатрона, которая выглядит следующим образом:
где Vc – объём клатрона,
Vn-Vp = 1.8414 – разность объёмов нейтрона и протона.
Расчёт по формуле (28) даёт значение объёма эквивалентного массе заряженного К-мезона равное 702.8852, которое находится в пределах неопределённости экспериментально измеренного значения 702.8654±0.022.
Такую связь можно реализовать, если предположить, что разрушения клатрона происходит по тому же принципу, которому фотон в ядре нейтрона превращается в элементарный заряд, то есть происходит деформация его объёма по принципу:
Vn-Vp = 1.8414 – разность объёмов нейтрона и протона.
Расчёт по формуле (28) даёт значение объёма эквивалентного массе заряженного К-мезона равное 702.8852, которое находится в пределах неопределённости экспериментально измеренного значения 702.8654±0.022.
Такую связь можно реализовать, если предположить, что разрушения клатрона происходит по тому же принципу, которому фотон в ядре нейтрона превращается в элементарный заряд, то есть происходит деформация его объёма по принципу:
В данном случае коэффициент θ вы ступает в роли своеобразного оператора деструкции (распада), действие которого приводит к делению объёма на две части в пропорции θ/(1-θ). Исходя из этого, можно предположить, что схема распада клатрона, который, напомним, является телом как протона, так и нейтрона, имеет вид, приведённый на рисунке 10.
Рис. 10
Для описания процесса деструкции будем использовать специальный термин «теон» для подчёркивания того факта, что в отличие от осколков или фрагментов, объёмы продуктов распада клатрона закономерно связаны как между собой, так и объёмом распадающегося клатрона.
Объём любого теона может быть вычислен из системного объёма по общей формуле:
К системным относятся объёмы следующих объектов: преон, интрон и клатрон. Объём ядра каста VCore принимается за единицу измерения. Остальные объёмы в этих единицах численно равны:
Также к системным объектам можно отнести ядро нейтрона, объём которого численно равен Vn = Q/4 ≈ 1.112372436.
Возвращаясь к схеме распада, изображённой на рис. 10, замечаем, что на первом этапе деструкции образуется каст гранов, который сразу превращается в тело К-мезона, при этом выделяются три теона, которые не связаны с известными элементарными частицами, в отличие от теонов, которые образуются на следующих стадиях деструкции.
Отсутствие на схеме распада теонов, объём которых меньше объёма одного интрона основано на факте отсутствия в природе мезонов, масса которых меньше массы мюона.
Напомним, что интрон является одним из четырёх кастов преона, образующих тело клатрона (см. рис. 5) и одновременно продуктом консолидации четырёх преонов. Его эквивалентный массе объём равен 121.250 VCore.
На рисунке индексами К, π и μ отмечены теоны, которые можно считать телами соответствующих мезонов, как заряженных, так и нейтральных.
Как видно, в результате распада клатрона образуются три теона, объёмы которых равны 192.727 VCore. Эти теона являются телами, как нейтрального, так и заряженного пи-мезонов, что будет показано ниже.
Заметим, что π-мезоны, которые появляются в результате распада теона VМ могут казаться в эксперименте появляющимися из вакуума. То есть их след будет начинаться в отдалении от распадающегося клатрона.
Также видно, что на следующем этапе распада, образуются три теона, объёмы которых равны 140.020 VCore. Эти теоны являются телами μ-мезонов, что соответствует распаду заряженного пи-мезона на мюон и мюонное нейтрино.
Штрихованным квадратом на рисунке выделены три теона, объёмы которых являются промежуточными между к-мезонами и пи-мезонами. В эксперименте мезоны соответствующих масс, насколько нам известно, не обнаруживались. Вполне возможно, что время их жизни значительно меньше, чем время от начала распада клатрона до образования к-мезона. Как видно из рисунка процесс их образования идёт параллельно с образованием K-мезона.
Если принять это за основу, то можно предположить, что и процесс распада теона VК может происходить настолько быстро, что в эксперименте регистрируется только следующий этап, что соответствует схеме распада К+/-→ μ+/-.
Рассуждая аналогичным образом, можно объяснить и все остальные реакции распада, в которых регистрируется только конечный продукт – мюон и даже, возможно, электрон (позитрон).
Теперь обратим внимание на теон VD, объём которого равен целому числу объёмов ядра каста, а именно - 512VCore.
С учётом того, что известен распад к-мезона на три π-мезона, резонно предположить, что дополнительные два π-мезона образуются в результате распада именно теона VD.
Рассмотрим два возможных варианта распада этого теона, один из которых приводит к рождению мюона и пи-мезона, а второй – двух пи-мезонов (рис. 11).
Возвращаясь к схеме распада, изображённой на рис. 10, замечаем, что на первом этапе деструкции образуется каст гранов, который сразу превращается в тело К-мезона, при этом выделяются три теона, которые не связаны с известными элементарными частицами, в отличие от теонов, которые образуются на следующих стадиях деструкции.
Отсутствие на схеме распада теонов, объём которых меньше объёма одного интрона основано на факте отсутствия в природе мезонов, масса которых меньше массы мюона.
Напомним, что интрон является одним из четырёх кастов преона, образующих тело клатрона (см. рис. 5) и одновременно продуктом консолидации четырёх преонов. Его эквивалентный массе объём равен 121.250 VCore.
На рисунке индексами К, π и μ отмечены теоны, которые можно считать телами соответствующих мезонов, как заряженных, так и нейтральных.
Как видно, в результате распада клатрона образуются три теона, объёмы которых равны 192.727 VCore. Эти теона являются телами, как нейтрального, так и заряженного пи-мезонов, что будет показано ниже.
Заметим, что π-мезоны, которые появляются в результате распада теона VМ могут казаться в эксперименте появляющимися из вакуума. То есть их след будет начинаться в отдалении от распадающегося клатрона.
Также видно, что на следующем этапе распада, образуются три теона, объёмы которых равны 140.020 VCore. Эти теоны являются телами μ-мезонов, что соответствует распаду заряженного пи-мезона на мюон и мюонное нейтрино.
Штрихованным квадратом на рисунке выделены три теона, объёмы которых являются промежуточными между к-мезонами и пи-мезонами. В эксперименте мезоны соответствующих масс, насколько нам известно, не обнаруживались. Вполне возможно, что время их жизни значительно меньше, чем время от начала распада клатрона до образования к-мезона. Как видно из рисунка процесс их образования идёт параллельно с образованием K-мезона.
Если принять это за основу, то можно предположить, что и процесс распада теона VК может происходить настолько быстро, что в эксперименте регистрируется только следующий этап, что соответствует схеме распада К+/-→ μ+/-.
Рассуждая аналогичным образом, можно объяснить и все остальные реакции распада, в которых регистрируется только конечный продукт – мюон и даже, возможно, электрон (позитрон).
Теперь обратим внимание на теон VD, объём которого равен целому числу объёмов ядра каста, а именно - 512VCore.
С учётом того, что известен распад к-мезона на три π-мезона, резонно предположить, что дополнительные два π-мезона образуются в результате распада именно теона VD.
Рассмотрим два возможных варианта распада этого теона, один из которых приводит к рождению мюона и пи-мезона, а второй – двух пи-мезонов (рис. 11).
Если верхний рисунок соответствует принятой схеме распада (умножение на θ), то нижний рисунок отличается тем, что на нём показан процесс потери объёмом VD одного интрона и последующего деления объёма VD – Vmin на два одинаковых осколка, которые легко ассоциируются с π-мезонами. Таким образом реализуется схема распада К-мезона на три π-мезона.
Для того, чтобы убедиться в правильности всего вышеизложенного, найдём формулы, по которым понятным образом можно рассчитать объёмы (эквивалентные массам) всех пяти мезонов.
Для того, чтобы убедиться в правильности всего вышеизложенного, найдём формулы, по которым понятным образом можно рассчитать объёмы (эквивалентные массам) всех пяти мезонов.
9.3 Расчёт масс пяти основных мезонов
Если обратить внимание на ф-лу (28), то можно заметить, что заряженный К-мезон является уменьшенной копией протона, поскольку его объём получается вычитанием из полного объёма ядра нейтрона его части равной сумме ядра-эллипсоида и электрона.
Формула расчёта полного объёма ядра нейтрона без учёта магнитной массы имеет вид:
В таком случае объём заряженного К-мезона можно выразить следующей формулой:
То есть изначально объём теона VK, включает в себя объём полного ядра, которое распадается по нейтронной схеме, оставляя заряд в теле К-мезона.
Примечание: для облегчения восприятия формул, расчёт производится без учёта магнитных масс (за исключением электрона). Более детальный расчёт с их учётом может быть интересен только узким специалистам.
Как показывает расчёт, в отличие от заряженного К-мезона, нейтральный К-мезон состоит из теона и присоединённого полного ядра нейтрона. Кроме того, к нему добавляется 2 осколка ядра нейтрона (эллипсоида) того же второго уровня деструкции, что и сам теон VK = θ2∙VC:
Примечание: для облегчения восприятия формул, расчёт производится без учёта магнитных масс (за исключением электрона). Более детальный расчёт с их учётом может быть интересен только узким специалистам.
Как показывает расчёт, в отличие от заряженного К-мезона, нейтральный К-мезон состоит из теона и присоединённого полного ядра нейтрона. Кроме того, к нему добавляется 2 осколка ядра нейтрона (эллипсоида) того же второго уровня деструкции, что и сам теон VK = θ2∙VC:
Расчёт по двум приведённым выше формулам даёт следующие результаты:
Как видно, рассчитанные значения находятся в пределах неопределённости фактических.
Объёмы заряженных и нейтральных π-мезонов связаны между собой следующей зависимостью:
Объёмы заряженных и нейтральных π-мезонов связаны между собой следующей зависимостью:
С учётом этой связи достаточно вычислить объём любого из них. При этом надо учесть, что превращение заряженного пи-мезона в нейтральный не регистрировалось. То есть объём нейтрального пи-мезона должен рассчитываться исходя из теона Vπ.
Заметим, что формула (33) практически идентична формуле (32), если последнюю записать в виде:
Заметим, что формула (33) практически идентична формуле (32), если последнюю записать в виде:
Это может свидетельствовать о том, что присоединение теона соответствующего порядка к базовому объёму является вполне допустимым. В связи с этим возникает вопрос об ограничении количества теонов и степени их распада, поскольку без таких ограничений можно получить необходимый результат расчёта с любой точностью и, при этом, не получить ответа на вопрос «как устроены мезоны».
Как следует из рисунков (10) и (11), максимальная степень распада, ограничена числами m=8 (число распадов по горизонтали) и n=3 (число распадов по вертикали).
Таким образом объём минимального теона определится по формуле:
Как следует из рисунков (10) и (11), максимальная степень распада, ограничена числами m=8 (число распадов по горизонтали) и n=3 (число распадов по вертикали).
Таким образом объём минимального теона определится по формуле:
Другими словами, точность, с которой можно рассчитать объём мезона, ограничена значением +/-1 в третьем знаке после запятой.
В силу того, что априорных предположений о структуре мезона сделать невозможно в силу того, что они не являются стабильными частицами, все последующие расчёты производились специальной программой, которая добавляла к телу мезона (см. рис. 10 и рис. 11) теоны в различных комбинациях до получения результата максимально приближенного к установленному экспериментально.
При этом предполагалось, что этот результат позволит установить некие закономерности, если они вообще существуют, которые позволят понять, как формируются мезоны, кроме тех, которые установлены в исходной модели.
В результате работы программы получена формула для расчёта эквивалентного массе объёма нейтрального мезона в виде:
В силу того, что априорных предположений о структуре мезона сделать невозможно в силу того, что они не являются стабильными частицами, все последующие расчёты производились специальной программой, которая добавляла к телу мезона (см. рис. 10 и рис. 11) теоны в различных комбинациях до получения результата максимально приближенного к установленному экспериментально.
При этом предполагалось, что этот результат позволит установить некие закономерности, если они вообще существуют, которые позволят понять, как формируются мезоны, кроме тех, которые установлены в исходной модели.
В результате работы программы получена формула для расчёта эквивалентного массе объёма нейтрального мезона в виде:
Экспериментально установленное значение равно 192.1712
Что касается заряженного пи-мезона, то здесь необходимо учитывать два возможных варианта его образования, каждый из которых связан с присоединением или потерей более мелких теонов, возникающих в процессе рождения мезона. В одном случае телом мезона является теон Vπ, а во втором случае – половина объёма, образовавшегося в результате потери теоном VD одного из интронов – V min = VI (см. рис. 11).
Что касается заряженного пи-мезона, то здесь необходимо учитывать два возможных варианта его образования, каждый из которых связан с присоединением или потерей более мелких теонов, возникающих в процессе рождения мезона. В одном случае телом мезона является теон Vπ, а во втором случае – половина объёма, образовавшегося в результате потери теоном VD одного из интронов – V min = VI (см. рис. 11).
Расчёт эквивалентных массе объёмов пи-мезонов, даёт следующие результаты:
Полученные значения ниже фактического, на величины порядка 0.0004 и 0.0017 соответственно, то есть в пределах установленного ранее значения неопределённости.
Теперь перейдём к расчёту массы мю-мезона, который в настоящее время принято называть мюоном и относить к лептонам. Изменение названия никак не влияет на условия, в которых мю-мезоны появляются.
Эти условия суть следующие (далее приводятся схемы распада, приводящих к рождению мюонов):
Теперь перейдём к расчёту массы мю-мезона, который в настоящее время принято называть мюоном и относить к лептонам. Изменение названия никак не влияет на условия, в которых мю-мезоны появляются.
Эти условия суть следующие (далее приводятся схемы распада, приводящих к рождению мюонов):
Примечание: в формулах выше не уточняется нейтрино или антинейтрино, поскольку в данном расчёте это не имеет значения.
Сразу оговоримся, что точность расчёта на основании приведённых схем распада не может быть лучше, чем неопределённость значений пи-мезона (1-я схема) или К-мезонов (остальные 3 схемы).
Тем не менее интересно привести формулу, которая никак не связана с образованием теонов, но даёт результат с точностью 2∙10-6, соответствующей неопределённости значения эквивалентного массе объёма мю-мезона:
Сразу оговоримся, что точность расчёта на основании приведённых схем распада не может быть лучше, чем неопределённость значений пи-мезона (1-я схема) или К-мезонов (остальные 3 схемы).
Тем не менее интересно привести формулу, которая никак не связана с образованием теонов, но даёт результат с точностью 2∙10-6, соответствующей неопределённости значения эквивалентного массе объёма мю-мезона:
Попытки объяснить полученный результат закончились неудачей.
Как и в предыдущих расчётах данной главы, приведённые ниже формулы являются результатом использования нечётких логических гипотез, по принципу «так могло бы быть» и не претендуют на истинность.
Возможно более глубокий анализ сможет подтвердить их истинность не только результатом численного расчёта, но и пониманием, того, что «так и есть на самом деле потому что…».
Пока же ограничимся только иллюстрацией достаточно точных числовых совпадений результатов расчёта по приведённым ниже формулам с экспериментально измеренной массой мюона (нумерация формул та же, что и схем рождения мюона).
Примечание: Достаточно точными результаты считаются в случае, если их отличие от фактического значение не превышает максимальной неопределённости величин, входящих в расчётные формулы.
Как и в предыдущих расчётах данной главы, приведённые ниже формулы являются результатом использования нечётких логических гипотез, по принципу «так могло бы быть» и не претендуют на истинность.
Возможно более глубокий анализ сможет подтвердить их истинность не только результатом численного расчёта, но и пониманием, того, что «так и есть на самом деле потому что…».
Пока же ограничимся только иллюстрацией достаточно точных числовых совпадений результатов расчёта по приведённым ниже формулам с экспериментально измеренной массой мюона (нумерация формул та же, что и схем рождения мюона).
Примечание: Достаточно точными результаты считаются в случае, если их отличие от фактического значение не превышает максимальной неопределённости величин, входящих в расчётные формулы.
Где значения объёмов теонов вычисляются по ф-ле (29).
При этом, экспериментально установленное значение эквивалентного массе объёма мюона равно 150.429560. То есть расхождение наблюдается только в 7-й значащей цифре.
Расчёт с помощью упомянутой выше программы подбора числовых совпадений позволил найти окончательную формулу расчёта эквивалентного массе объёма мюона в виде:
При этом, экспериментально установленное значение эквивалентного массе объёма мюона равно 150.429560. То есть расхождение наблюдается только в 7-й значащей цифре.
Расчёт с помощью упомянутой выше программы подбора числовых совпадений позволил найти окончательную формулу расчёта эквивалентного массе объёма мюона в виде:
Как видно, для получения точного результата достаточно к телу мюона Vμ добавить заряд и пару теонов, один из которых является осколком интрона, а второй – преона. Полученное значение совпадает с фактическим с точностью, предельной для используемой методики – расхождение наблюдается только в 4-м знаке после запятой.
9.4 Выводы
Результаты, приведённые в данной главе, представляют собой наиболее убедительное подтверждение исследуемой модели структурирования материи, демонстрируя её теоретическую состоятельность и практическую применимость.
Показано, что универсальный коэффициент «тэта», позволяет произвести систематизацию мезонов, связав их с распадом нейтрона.
Необходимо отметить, что альтернативных попыток вычисления масс основных мезонов не существует, равно как и объяснения того, почему таких мезонов всего три.
Можно предположить, что и другие нестабильные частицы, возникающие в процессе различных экспериментов, поддаются аналогичному исследованию. Однако в рамках данной работы систематизация этих частиц не представляет интереса.
Появились вопросы? Свяжитесь с нами
I agree to the Terms of Service