Предисловие.
Заметил, что на ХАБРе публикуют в том числе и статьи по физике элементарных частиц. Поэтому решил для внимания заинтересованных авторов этого уважаемого портала опубликовать свою новую работу в этой области.
Впрочем, работа не новая, просто появилось время, чтобы сейчас оформить в статью старые исследования.
Буду благодарен каждому, кто критически рассмотрит разработанную Автором более сорока лет назад модель строения элементарных частиц.
Это очень простая и наглядная геометрическая (топологическая) модель элементарных частиц, которая подтверждалась известными на то время реакциями их взаимодействия.
Буду признателен за оценку и рекомендации: важно понять, стоит ли вновь погружаться в физику и пытаться перепроверять работоспособность данной модели с учетом новых теоретических и экспериментальных находок последних четырех десятилетий.
Почему так долго?
На самом деле была попытка в 1982 году представить эту модель на суд одному из профессоров физфака МГУ, но после короткого терминологического спора о кварках он не стал ничего рассматривать.
При этом Автор тут же допустил, что сама та форма силового поля в виде пульсирующего гиперболического конуса, по которому – по его представлению - и осуществляется закрученное движение пакета элементарных частиц (называемая Автором по незнанию «гипероидом») - это и может быть, видимо то, что называется «кварком».
Но было уже поздно.
Почему сейчас?
В 1983 году Автор попытался еще раз найти подтверждение своей модели движения полей и элементарных частиц. С карандашом в руке, «от и до» прочитал учебник по топологии. К сожалению, видимо, не понял - ничего близкого для себя не нашел.
Но вот только недавно удалось познакомиться с работами Михаила Васильевича Смелова, теоретически и экспериментально подтвердившего кардинальное различие свойств продольных и поперечных заузленных (спиральных, крученых) электромагнитных волн в форме солитонов (https://trinitas.ru/rus/doc/avtr/00/0045-00.htm).
Слово найдено. Пусть будет не «гипероид», а солитон.
А уж то, является ли солитон элементом расщепленного пространства или формой поля, отражающей механизм движения элементарных частиц по закрученным силовым линиям – это пока не принципиально.
Для меня сам факт подтверждения М.В. Смеловым специфики движения электромагнитных волн в виде солитонов явился надеждой на доказательство своей правоты, импульсом к возвращению.
Впрочем, все-таки надо сказать, что в моем понимании «солитон» как основа строения элементарных частиц не является «элементарным возбуждением вакуума», как это декларируется многими исследователями, в частности – в работе О.Г.Верина «Динамика вакуума и солитонная теория элементарных частиц».
Мне ближе позиция Вальтера Ритца, что пространство и вакуум нельзя наделять «надуманными физическими свойствами (см. С.А.Семиков «Баллистическая теория Ритца и картина Мироздания»).
Но, с другой стороны, конечно, нельзя сводить все просто к механическому движению частиц.
У Автора сложилось понимание, что любой материальный объект являет собой триединство: с одной (видимой) стороны - это частица, системная, корпускулярная, вещественная основа материи; с другой – это поле или даже множество полей, задающих правила возникновения, развития, движения и взаимодействия материальных объектов. С третьей стороны, у каждого поля можно выделить множество свойств и параметров, но синергически основным можно считать понятие негэнтропии НЭ или ˜H. (Лучше оперировать этим термином, а не понятием энтропии, так как удобнее говорить, что ключевым законом развития, движения и разрушения полей является закон стремления негэнтропии к минимуму: ˜H →min).
Исходя из вышесказанного, в дальнейшем модели Автора буду именовать «солитонными».
2. Солитонная модель строения элементарных частиц. Три формы движения
Классификация элементарных частиц, предложенная Автором:
(Примечание: под «фотоном» Автор модели, возможно, понимал несколько иную элементарную частицу, чем это принято в ядерной физике. В этой статье в моделях элементарных частиц будет использоваться обозначение γ-кванта, а не «Ф», как это было у Автора изначально).
Визуально, движение частицы в моно-центричном и в би-центричном ядре может условно выглядеть так (рисунки заимствованы из работ Смелова М.В.; Борисова А.Б и Киселева В.В. "Нелинейные волны, солитоны и локализованные структуры в магнетиках", 2011):
Помимо ядра и пульсирующих закрученных солитонов с «валентными» (открытых для взаимодействия) субчастицами в Модели рассматривается еще и вариант орбитального движения «невалентных», «избыточных» частиц вокруг ядра «в облаке», например, по сферическим или иным траекториям:
Таким образом, в Модели элементарной частицы Автором рассматриваются три ключевых формы движения субчастиц: ядро, пульсирующие солитоны, облако.
(Причем, наличие «невалентных» субчастиц в пространстве «орбитального облака» не является обязательным):
Небольшое отступление:
Часто приходилось слышать, что текст Библии содержит закодированное описание структуры мироздания. Может, и в стилистике многих икон была заложена для нас визуальная модель строения первоматерии, например, как на рис.7: ядро + солитоны + облака частиц?
Вернемся к физике.
Следует еще раз уточнить, что визуальное представление Автором форм движения частиц по пульсирующему закрученному солитону показаны выше на Рис.1 и Рис.7.
В оригинальных записях Автора имеются некоторые предположения, что при таком движении фотон продуцирует электрическое взаимодействие в продольном направлении («β -состояние поля») и магнитное взаимодействие в поперечном («α -состояние поля»).
Однако – исходя из результатов экспериментов М.В.Смелова, подтвердивших различную природу «обычных» поперечных электромагнитных волн и «заузленных», «закрученных», распространяющихся в продольном направлении - вероятно, что различие между ними более фундаментально.
3. Солитонная модель строения элементарных частиц. Лептоны
Модели электрона и мюона
В представленных ниже схематических представлениях элементарных частиц будут задействованы следующие основные обозначения: G – гравитон, γ – фотон, νe – электронное нейтрино, ˜νe – электронное антинейтрино, νμ – мюонное нейтрино и т.п.
Обозначение структуры частиц в виде формул:
где sX(…) – пакет частиц, движущихся по спирали в силовых линиях пульсирующего поля (по форме гиперболической юлы, солитона) по оси X (от - ∞ до ядра и от ядра до + ∞);
где sY(…) – пакет частиц, движущихся по спирали в силовых линиях пульсирующего поля (по форме солитона) по оси Y;
В квадратных скобках указаны частицы ядра.
В фигурных скобках: левая часть пакета частиц до разделителя «---» движется по оси в противоположном направлении по отношению к частицам из правого пакета; предполагается, что в каждый момент движения расстояние частиц левого и правого пакета от ядра должно быть условно одинаковым - движение частиц должно быть синхронизировано по расстоянию от точки нуля (ядра частицы) и по угловым скоростям их вращения в закрученной спирали солитона.
Схема распада мюонов:
Схема распада мюонов может быть представлена таким образом:
«Лишняя» пара фотонов γ --- γ либо сразу в момент распада переходит в ИЗЛУЧЕНИЕ, либо на первом этапе уходит из пульсирующего солитона sY в орбитальное облако электрона, повышая тем самым его энергию (однако, негэнтропия пары γ --- γ закономерно снизилась в момент распада: в мюоне эта пара двигалась по спиральным закрученным силовым линиям пульсирующего солитона, а в электроне – по круговой или близкой к ней «облачной» орбите вокруг ядра).
Пояснения:
Из статьи «Тормозное излучение» в ВИКИПЕДИИ:
«Движущаяся частица теряет кинетическую энергию, которая преобразуется в излучение (то есть фотоны), таким образом, удовлетворяя закону сохранения энергии.»
Еще из ВИКИПЕДИИ (статья «Мюон»):
«При распаде мюона почти всегда образуются по крайней мере три частицы: электрон того же заряда, что и мюон, и два типа нейтрино. Иногда, помимо этих необходимых продуктов, образуются дополнительные другие частицы, которые не имеют суммарного заряда и нулевого спина (например, пара фотонов…)»
Из статьи Э.М. Акжигитовой, В.О.Курмангалиевой, А.Б.Арбузова «Описание радиационного распада мюона в модельно-независимом подходе», 2017:
Из статьи Сухих И.В. «Фотонная теория элементарных частиц» (http://314159.ru/sukhikh/sukhikh1.htm):
При распаде мюона «избыточные фотоны … распределяются хаотично между образующимися частицами, не нарушая их структуры (некоторая часть фотонов может сразу излучаться в виде гамма-квантов). В дальнейшем избыточные (над основным состоянием частицы) фотоны излучаются в виде реальных квантов».
Таким образом, в формулы элементарных частиц необходимо добавлять еще один компонент – орбитальное облако «избыточных» частиц. Для мюона это будет выглядеть примерно так:
Тау-лептон (тау-мюон).
Формула τ – лептона (в ядре – одно таонное нейтрино):
Схема №1 распада τ – мюонов (слабое взаимодействие):
Схема №2 распада τ – мюонов (слабое взаимодействие):
Схемы №3 - №11 распада τ – мюонов (сильное взаимодействие):
Тау-лептон является единственным лептоном, который может распадаться на адроны (пи-мезоны, каоны).
Известные каналы распадов тау-лептона на адроны (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B0%D1%83-%D0%BB%D0%B5%D0%BF%D1%82%D0%BE%D0%BD) :
Для подтверждения возможности данных реакций распада тау-лептона в соответствии с солитонной моделью Автора необходимо визуализировать структуру пи-мезонов и каонов.
Пи-мезоны
Формулы:
Ка-мезоны:
Визуально K+ и K¯ - мезоны представлялись Автору в виде трех взаимно перпендикулярных полей -«гипероидов» или солитонов (Рис. 1.a), пульсирующих по осям X, Y и Z – примерно так, как это показано на рис. 1.b.
Для уточнения картины необходимо добавить, что каждому типу взаимодействия, а значит – каждой субчастице (или правильнее - каждой паре субчастиц: G - G; γ-˜γ; νe -˜νe; νμ -˜νμ ) соответствует свой солитон, свое поле, по закрученным силовым линиям которого и осуществляют движение сами частицы. Солитоны же (или поля основных видов взаимодействий), вероятно, имеют разные размеры и располагаются внутри друг друга как в матрешке.
Формулы:
Прежде всего, следует заметить, что в приведенных на Рис. 13 и Рис.14 моделях пи-мезонов и каонов (а также в их формулах [4] – [9]) отсутствует таонное нейтрино. Это полностью соответствует любой из приведенных выше Схем распада тау-мезона: в каждой из схем в обязательном порядке присутствует ντ как неотъемлемый элемент распада.
Визуально отрисовывать Схемы №3 - №11 распада τ – мюонов так, как выше было продемонстрировано на примерах Схем №1 и №2, надеюсь, уже не имеет смысла.
Во-первых, насколько помню, Автор тщательно перепроверял работоспособность моделей на известных в то время формулах распада (о чем свидетельствуют записи подтвержденных реакций на Рис.12 и на других страницах оригинала источника).
Во-вторых, остальные Схемы распада тау-мезона можно «подогнать» за счет подбора количества (и энергии) «избыточных» частиц в орбитальном облаке, а также – за счет допущения Автора, что при распадах и взаимодействиях мезонов «невалентные» частицы из облака могут переходить в «валентные», движущиеся вокруг ядра по пульсирующему гиперболическому солитону.
Напомню, что формула состава субчастиц для тау-мезонов (см. формулу [3]) содержит компоненту: +/- Облако(G; γ;˜γ; νe;˜νe;νμ;˜νμ). Соответственно, для пи-мезонов и каонов в формулах [4]-[9] по умолчанию должна присутствовать аналогичная компонента: +/- Облако(G; γ;˜ γ; νe;˜νe).
Возможно, для тех, кто попытается развить теорию Автора будет полезно расшифровать такие его примечания на листе с моделями К-мезонов:
"Распадается одно пионное кольцо K+ - мезона, причем забирает весь имеющийся избыток частиц (на шаровых орбитах). Таким образом, оставшийся двух-пионный К° в состоянии «покоя» и имеющий некоторый потенциал сильной связи, взаимодействует с ближайшими нуклонами (его не видно).
То есть, быстрее всего оторвать у K† - мезона одно пионное кольцо, нежели два. И уж совсем юольшая энергия требуется для распада K† на 3 кольца (то есть большое количество «лишних» компонентов на шаровых орбитах. Вырывание их при резком торможении приводит к разрыву K† - мезона.
Тот или иной характер распада зависит от характера торможения. Вылет «шаровых» частиц всегда происходит в плоскости, перпендикулярной к торможению. (?!). То есть торможение шарового поля приводит к перераспределению частиц по образу пульсирующего поля с β-осью, совпадающей с осью торможения."
4. Солитонная модель строения элементарных частиц. Нуклоны
Модели протона и нейтрона
Комментарии Автора на листе с моделями протона и нейтрона:
5. Солитонная модель строения элементарных частиц. Гипероны
К сожалению, Автор не стал прорисовывать модели отдельных гиперонов, ограничившись разбором реакций их взаимодействия и таким текстом (см. Рис. 20):
«Строение гиперонов становится ясным, если предположить заполнение частицами нового уровня – третичного, также имеющего на каждой ступени по 6 частиц».
Можно предположить, что пространственная форма строения гиперонов будет напоминать конгломерат не трех (как ранее), а шести «гипероидов»-солитонов: пульсирующих вокруг ядра не только по осям X, Yи Z, но и по промежуточным осям X-Y, Y-Z, X-Z:
Пронин Юрий Николаевич, pronin_1@mail.ru
1980 - Март 2025 года