Элементарные частицы как вихри полей.
________________________________________________________________________________


   ГЛАВНАЯ

Статьи

______________________

.

 Инертные массы элементарных частиц.

 Волновые свойства элементарных частиц.

 Корпускулярные свойства фотона.

 Минимальные расстояния действия законов Кулона и закона тяготеющих масс.>

 Соотношение неопределённости Гейзенберга. Фазовые пространства.

 Возможные экспериментальные направления по проверке гипотезы о полевой структуре элементарных частиц.

 Квантовая механика для макротел, имеющих потенциальное поле.

  Применение физических представлений теории струн в низкоэнергетической области.

 Квантово механический расчёт элементов орбит планет Cолнечной системы.

 Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля.

 О квантовом характере и многомерности пространства

 К вопросу об обосновании квантовой механики.

 Скрытые параметры и пределы применимости квантовой механики.

 Проблема ландшафта в струнной теории.

 Возможность использования искусственных спутников Земли для обнаружения гравитационных волн.

 Можно ли построить истинную теорию в физике?

 О приоритете физических представлений над математическим формализмом в фундаментальной физике.

 Физический смысл волны де Бройля.

 Сайнюк Н.Т. Квантовая механика и геометрия пространства-времени.

 The physical meaning of the de Broglie wavelength and the Heisenberg uncertainty relation.

 Сайнюк Н.Т. Теория струн – телега, поставленная впереди лошади?

 К вопросу о существовании ненулевых размеров у элементарных частиц.

 Что такое магнитное поле?

 Об авторе
 

   
Возможные экспериментальные направления по проверке гипотезы о полевой структуре элементарных частиц

На основании вышеизложенного можно сформулировать несколько направлений по  экспериментальной проверке предложенной гипотезы. Об одном из них уже упоминалось – это наблюдение на опыте сферических волн, которые, возможно, образуются при неупругом рассеянии фотонов на атомах, а также при столкновении электронов и позитронов.

Другим, сравнительно недорогим, направлением может быть экспериментальная установка по изучению волновых свойств заряженых тел. К примеру, электрически заряженный лёгкий шарик диаметром 0.1 мм, пролетающий на скорости 1 км/сек возле какого-то препятствия при своём ускорении будет образовывать длину волны де Бройля равную 30 м. При этом должны наблюдаться эфекты огибания препятствий и создание на приёмнике дифракционной картины, аналогично той, которая наблюдается при рассеивании электронов на атомах кристалической решетки. Эффект должен проявляться более отчётливее с увеличением электрического заряда исследуемых тел.

Третье направление – это проведение астрономических наблюдений за движением планет Солнечной системы и Солнца. Поскольку движение этих небесных тел является ускоренным, что должно приводить к появлению возмущений собственных гравитационных полей. Однако, здесь проявление волновых эффектов не будет столь очевидным. В отличие от атомов, где силовые линии, действующие между ядром и электроном, - замкнуты, гравитационное поле не экранируется взаимодействующими массами. Кроме того, гравитационное поле всегда имеет характер притяжения. Рассмотрим несколько возможных вариантов. Если силовые линии гравитационного поля не замкнуты, то волновые свойства планет будут проявляться только в существовании гравитационного излучения дипольного типа с частотой равной периоду обращения планет вокруг Солнца, что будет выражаться в периодическом взаимном возмущении орбит планет и потерей кинетической энергии на гравитационное излучение, следствием чего может быть постепенное приближение планет к Солнцу. Если линии гравитационного поля частично замкнуты, то это приведет к возникновению циркуляции возмущений между планетами и Солнцем, что может оказать некоторое влияние на положение планет в Солнечной системе. Предположим, что линии гравитационного поля частично замкнуты, тогда каждой планете можно приписать некоторую длину волны де Бройля, рассчитанной на формуле (13). Результаты рассчётов приведены в таблице 1.

 Таблица 1

Планета

Радиус планеты ,км

Скорость планеты на орбите  км/сек

Длина волны де Бройля , млн. км

Меркурий

2440

47,86

30,6

Венера

6050

35,01

103,7

Земля

6371

29,78

128,4

Марс

3397

24,12

84,5

Юпитер

69900

13,06

3211

Сатурн

58000

9,64

3609,9

Уран

25400

6,8

2241,2

Нептун

24300

5,43

2685

Плутон

1150

4,74

145,6

Солнце

696000

1670,4

 *   скорость Солнца вокруг центра галактики

 Из приведенных данных можно сделать вывод, что длина волны де Бройля для планет гигантов имеет размеры сравнимые с размерами Солнечной системы. Характерно, что для Солнца длина волны де Бройля равна 1670,4 млн. км, что находится в зоне расположения планет-гигантов. Возможно, это случайное совпадение, а может быть, что влияние зоны возмущения собственного поля Солнца привело к концентрации в этом месте основной планетарной массы Солнечной системы при её формировании.

По аналогии с теорией Бора для атома водорода будем считать для планет оптимальными такие орбиты, на которые укладывается равное число волн де Бройля.

или       (16)

nцелое число

 - радиус орбиты, соответствующей значению n

 - длина волны де Бройля

rрадиус планеты

 - скорость планеты на орбите

с – скорость света в вакууме

 

При движении планет вокруг Солнца сила тяготения уравновешивается центростремительной силой:

  ; или      (17)

 де  - радиус орбиты планеты,

 - масса Солнца,

 - гравитационная постоянная.

Из выражений (16) и (17) получим условия для квантования радиусов орбит планет

                 (18)

 

 

В таблице 2 приведены результаты рассчётов нескольких радиусов оптимальных орбит для каждой планеты, в частности для нижней орбиты ( ), а также значения , которые находятся вблизи реальных орбит.  В таблице (3) приведены сравнения значений реального радиуса орбит планет с рассчитаными . Приводится также значение , абсолютная ошибка  и относительная ошибка в процентах.

 Таблица 2 

Меркурий

Венера

Земля

n

 млн. км.

n

 млн. км.

n

 млн. км.

1

0.407

1

2.5

1

2.78

11

49.7

5

62.5

6

100.8

12

58.6

6

90

7

136.2

13

68.78

7

122.5

8

177.2

Марс

Юпитер

Сатурн

n

 млн. км.

n

 млн. км.

n

 млн. км.

1

0.79

1

334

1

230

15

177.8

2

1337

2

930

16

202.4

3

3069

3

2070

17

228.3

 

 

 

 

Уран

Нептун

Плутон

n

 млн. км.

n

 млн. км.

n

 млн. км.

1

44

1

40.4

1

0.095

7

2156

9

3272

255

5884.8

8

2816

10

4040

256

5931.1

9

3564

11

4888.4

257

5977

Таблица 3

Планета

Фактический радиус орбиты

R млн. км.

Результат

вычислений

 млн. км

N

Ошибка

млн. км.

Относительная ошибка

%

Меркурий

57.91

58.6

12

0.69

1.2

Венера

108.21

122.5

7

14.3

13.2

Земля

149.6

136.2

7

-13.4

-8.9

Марс

227.95

228.2

17

0.35

0.15

Юпитер

778.34

334.3

1

-444

-57

Сатурн

1427.0

920

2

-507

-35

Уран

2870.97

2816

8

-54.9

-2

Нептун

4498.58

4888.4

10

+389

8

Плутон

5912.2

5931

256

18.8

0.3

 

Как следует из таблиц 2 и 3 для небольших значений рассчитаны орбиты планет одного порядка с реальными, хотя ни одна планета не движется по своёй оптимальной орбите. Расхождения разбросаны в пределах 0,3% 57%. Это может быть обусловлено как неточностью расчётов, так и тем, что волновые свойства планет в гравитации не столь выражены, как  в атомной физике. Рассчёты показывают, что в следствии меньшей длины де Бройлевской волны малые планеты могут находиться ближе к Солнцу и располагаться на орбитах более плотно, чем планеты-гиганты, и этот факт имеет место в Солнечной системе. Группа планет-гигантов находится на орбитах более удалённых от Солнца, чем планеты земной группы: Меркурий, Венера, Земля, Марс. Расстояние между орбитами малых планет составляет 40-80 млн.км, тогда как для планет-гигантов этот показатель составляет 500 1600 млн.км,что можно считать косвенным подтверждением влияния волновых свойств планет на их расположение в Солнечной системе.

Одним из наиболее перспективных направлений проверки предлагаемой гипотезы, является экспериментальное изучение формфакторов заряженых элементарных частиц. Эксперименты по изучению формфакторов частиц проводятся во многих научных центрах и лабораториях. Таким образом, отпадает необходимость создавать новые экспериментальные установки специально под проверку гипотезы.

Вместе с тем, определение формфакторов элементарных частиц позволяет получить информацию о распределении электрического заряда внутри частицы, а это уже непосредственно позволяет проверить предлагаемую гипотезу об элементарных частицах как о вихрях полей. Как упоминалось в начале, одним из следствий такого представления является многовымерность нашего мира и отсутствие монополей в природе. Таким образом, заряженные элементарные частицы в многовымерном пространстве представляют собой диполи. Поэтому о существовании электрических зарядов можно говорить только вне пределов комптоновской длины волны. В многомерном пространстве, к сожалению, теряется наглядность, и отсутствие заряда внутри частицы трудно представить. Поэтому проведем аналогию с постоянным магнитом. Какой-либо из полюсов магнита в двувымерном пространстве будет представляться для «жителей» этого «мира», как магнитный заряд или монополь, являющийся источником магнитного поля, которое в этом «мире» будет иметь вполне определённые энергетические характеристики – отклонять магнитную стрелку, влиять на движение заряженных частиц и. т. п. При этом будет казаться, что силовые линии магнитного поля имеют начало в полюсе магнита. Поэтому, если какому-то «жителю» воображаемого двувымерного мира захочется определить, где же внутри магнита начинаются его силовые линии и он с этой целью просверлит в магните отверстие, то обнаружит, что внутри полюса силовые линии не оканчиваются, а свободно проходят насквозь и уходят на бесконечность уже в, неведомом для него доселе, трехвымерном пространстве, в котором магнитный полюс уже нельзя назвать зарядом.

Таким образом, отсутствие электрического заряда внутри элементарной частицы, можно каким-то образом себе представить. С другой стороны, если электрические заряды отсутствуют, то уже нельзя говорить об их распределении внутри частицы, и эксперименты по изучению формфакторов элементарных частиц должны это потверждать, т. е. при любых достижимых на современных ускорителях энергиях измеряемые формфакторы должны указывать на отсутствие какого-либо распределения зарядов внутри частицы. В таком ракурсе элементарная частица должна восприниматься как материальная точка. Сейчас экспериментально установлено, что вплоть до расстояний  см никакого «размазывания» заряда по обьему частицы нет, и отсутсвие монополей в природе можно считать хорошо подтверждённым экспериментальным фактом. Всё вышесказанное относится и к гипотетическим кваркам, если будет установлено, что они действительно существуют и являются элементарными «кирпичиками» мироздания, то эксперименты по изучению их формфакторов должны указывать на отсутствие электрического заряда внутри этих частиц. Если же в подобных экспериментах будет установлено, что электрический заряд существует и он «размазан» в каком-то обьеме, не равном нулю, то гипотеза об элементарных частицах, как о вихрях полей неверна или имеет ограниченую область применения.

 

Общие выводы

Гипотеза о полевой структуре элементарных частиц дает возможность установить зависимость инертной массы от скорости света, сформулировать физический смысл волны де-Бройля, расширить возможности квантовой механики для описаний движения макрочастиц, имеющих собственное силовое поле. И в случае экспериментального подтверждения, даная гипотеза может оказаться полезной при изучении широкого спектра физических явлений.

 

 

Используются технологии uCoz