Назад     Главная страница       Оглавление      Далее

АНТИМАТЕРИЯ. АННИГИЛЯЦИЯ И РОЖДЕНИЕ ПАР.

Опубликовано: https://www.academia.edu/34651096/Antimatter_that_does_not_exist._Hasty_name_and_recognition

http://vixra.org/abs/1802.0082

Аннигиляция: https://www.academia.edu/36129089/GIF_-_annihilation_and_creation_of_a_pair_of_elementary_particles

Обсуждение: https://www.academia.edu/36128910/GIF_-_annihilation_and_creation_of_a_pair_of_elementary_particles

http://vixra.org/abs/1803.0147

 Антиматерия.  Поспешное название и признание.

Как рождался миф об антиматерии.

   Название "антивещество" возникло случайно. В начале 20 века, постепенно, физики знакомились с достижениями друг друга, принимались какие-то новые термины. Не обязательно это происходило в хронологическом порядке. Но спустя десятилетия картина создания мифа об антивеществе складывается следующая.

   1923 год. советский физик Д. Скобельцын изучает взаимодействие γ-квантов с электронной оболочкой атома. Для наблюдения треков электронов он впервые использовал камеру Вильсона, помещенную в магнитное поле. Этот метод регистрации позволял по кривизне трека измерять энергию электронов. Источник γ-квантов располагался рядом с камерой Вильсона. Анализируя полученные фотографии, Д. Скобельцын впервые получил ряд новых результатов о механизме взаимодействия γ-квантов с атомом: измерил величины сечений взаимодействия γ-квантов с различными атомами, измерил ионизационные потери при движении заряженной частицы в среде. Однако гораздо больший интерес вызвали наблюдаемые в камере Вильсона не искривленные в магнитном поле траектории электронов высоких энергий. О том, что эти траектории принадлежат электронам, Д.Скобельцын заключил по величине ионизации вдоль трека пролетающей в камере Вильсона частицы. Скобельцын сделал вывод, что эти треки принадлежат электронам космического излучения, но они не искривляются, т.к. имеют большие энергии. Вскоре эта гипотеза получила подтверждение − треки не исчезали после того, как был убран источник γ-излучения. Энергия космических электронов по оценкам Скобельцына составляла ~ 1 ГэВ.
   Неожиданно оказалось, что не все частицы искривлялись в магнитном поле в одном направлении. Некоторые частицы отклонялись так, как будто бы имели положительный заряд. Вначале эти следы приняли за положительно заряженные протоны. Однако характер ионизации вдоль трека был такой же, как в случае электронов. Для того, чтобы понять природу этих частиц необходимо было измерить направление движения частиц, измерить их энергию.

- Молодой французский физик Поль Дирак (Paul Dirac), сумевший в 1928 году вывести общее уравнение для описания движения элементарных частиц при помощи теории относительности, наткнулся на интересную особенность своего решения. Из него следовало, что помимо обычных элементарных частиц, в принципе, могут существовать и такие же частицы, но с обратным по знаку зарядом - своеобразные зеркальные отражения. Такое часто бывает, когда в формуле стоит квадрат чего-то. Например, если энергия частицы равна  mV²/2 , то это означает, что частица может двигаться как в положительном, так и отрицательном направлении. Видимо в формуле стоял квадрат заряда частицы.

   Результаты Д. Скобельцына и разработанный им метод детектирования частиц космического излучения вызвали большой интерес физиков во всём мире. В нескольких лабораториях стали создавать аналогичные установки. В Кавендишской лаборатории этим занялись П. Блэкетт и Дж. Оккиалини, а в США эксперименты с камерой Вильсона в магнитном поле начал молодой научный сотрудник К. Андерсон, работавший под руководством Нобелевского лауреата Дж. Милликена.

   В результате эксперимента (1932) американский физик Карл Андерсон, изучая траектории в магнитном поле частиц высоких энергий, прилетающих на Землю из космоса, с молекулами газа, также как и ранее Скобельцын, обнаружил на фотопластинке следы, оставленные частицами, имеющими ту же массу, что и электрон, но как бы заряженными положительно. Это был след как бы анти-электрона, позже названного позитроном, первой экспериментально открытой античастицы. Так началась история антиматерии.

   В те времена учёные не слишком беспокоились о последствиях добавления приставки "анти-" и не вкладывали в неё особо широкого смысла, кроме как поведения частицы с противоположным зарядом. Впрочем, учёные никогда особо не беспокоились о последствиях своих открытий. Но произошло то, что и до и после проходило многократно. Пишущая братия, журналисты, раздули понятие "анти-материя" до абсолютно глобального смысла. Вплоть до того, что посыпались любовные романы между людьми, сделанными из материи и антиматерии, которые не могли прикасаться друг к другу во избежание взрыва. А у учёных не было времени и возможностей для глубокого анализа причин такого "анти-поведения" частиц и для опровержения домыслов журналистов.

   Действительно, что ещё мог предположить К.Андерсон в то время, когда даже согласно современным (2013) представлениям физики элементарных частиц, электрон неделим и бесструктурен (как минимум до расстояний 10⁻¹⁷ см)^. Никаких иных гипотез, кроме антиматерии, в предположении бесструктурного электрона просто быть не может. К этому можно добавить, что только в 1921 году были открыты спин и магнитный момент у электрона. Квантовая физика только зарождалась. В 1926 году было придумано уравнение Шрёдингера. Примерно в это время открыто и квантование проекции спина и магнитного момента на направление магнитного поля. Все квантовые феномены, они и до сих пор смотрятся довольно странно и неестественно.

   Вся физика элементарных частиц в 30-е годы прошлого столетия находилась ещё в зародыше.

   Консервативная и отсталая часть учёных любят многозначительную, выспренную писанину. Кроме того, известен закон мракобесия: как только оно побеждает, творческие процессы прекращаются; ничего нового не создаётся; а все существующие творения писателей, учёных, художников и музыкантов превращаются в иконы. Их начинают покрывать позолотой и умными напыщенными изречениями. В дополнение, мракобесная часть учёных любит размножать термины. Каждая вариация, каждая модификация, каждый новый шаг, каждое отклонение сразу получает новый термин. В дополнение всё, что вот-вот только открыли учёные, оно сразу вставляется в учебники и преподносится студентам как догма. Студенты начинают свою научную жизнь сразу с развития этих новоиспечённых догм, которые могут оказаться и ошибочными.

   И вот что мракобесы насочиняли и настряпали по поводу элементарных частиц и антиматерии.

- Наличие у каждой элементарной частицы античастицы подтверждается принципом зарядового сопряжения. Каждой частице, за исключением фотона и пи-мезона, соответствует античастица. (Гёдель - Оккама).

- Существует CPT-инвариантность - это якобы фундаментальная симметрия физических законов при преобразованиях, включающих одновременную инверсию заряда, чётности и времени. То есть случайно замеченные совпадения, в сомнительных экспериментах и с сомнительной трактовкой этих экспериментов, сразу облекаются в форму глобальных законов природы!

- Возможность существования антивещества следует из "инвариантности законов природы" относительно преобразования CPT (см. Теорема CPT).

- Вследствие инвариантности сильного взаимодействия относительно зарядового сопряжения (C-инвариантности) ядерное взаимодействие между антинуклонами в точности совпадает с соответствующим взаимодействием между нуклонами, что обеспечивает существование ядер из антинуклонов ("антиядер").

- Антиядра обладают массой и энергетическим спектром такими же, как у ядер, состоящих из соответствующих нуклонов.

- Электрические заряды и магнитные моменты антиядер равны по величине и противоположны по знаку электрическим зарядам и магнитным моментам соответствующих ядер.

- Вследствие C-инвариантности электромагнитного взаимодействия электромагнитные переходы в ядрах вещества и антивещества совпадают.

- Электромагнитное взаимодействие позитронов и ядер антивещества должно приводить к образованию связанных состояний - атомов антивещества, причем атомы антивещества и вещества должны иметь идентичную структуру.

- Вследствие CP-инвариантности слабого взаимодействия обусловленное им смешивание атомных или ядерных состояний с противоположной четностью одинаково для вещества и антивещества.

- Столкновение объекта, состоящего из вещества, с объектом из антивещества приводит к аннигиляции входящих в их состав частиц и античастиц.

- Долгое время считалось, что, благодаря сходству характеристик, частицы и античастицы должны принимать участие в аналогичных процессах (полная симметрия). Позже было доказано, что подобная симметрия характерна только для сильного и электромагнитного взаимодействий, а для слабого - нарушается. Вот тут бы и призадуматься, но это было отложено на потом и существование антиматерии никто не подверг сомнению.

Якобы позитрон.

   Позитрон - е+ - элементарная частица с положительным единичным электрическим зарядом, античастица по отношению к электрону. Масса позитрона совпадает с массой электрона.
   На современных научных установках учёным удалось с высокой точностью определить массу электрона и так называемого антиэлектрона - позитрона. Вот эти массы:
Электрон: 9,1093829·10⁻³¹ кг.
Позитрон: 9,1093826·10⁻³¹ кг.

То есть масса позитрона равна массе электрона с очень высокой точностью.
- Заряд позитрона равен +1. Заряд электрона равен -1.
- Спин позитрона равен ½. Спин электрона равен ½. Как известно, знак может иметь только проекция спина. И по неизвестным причинам сравнение проекций спина электрона и позитрона не исследовалось. Не обратили внимание.
- Магнитный момент позитрона равен по величине и противоположен по знаку магнитному моменту электрона.
- В вакууме позитрон - стабильная частица. При столкновении позитрона с электроном происходит аннигиляция пары  е+ и е-  с образованием  γ-фотонов (как правило, двух). В опытах на ускорителях в разогнанных навстречу друг другу пучках позитронов и электронов наблюдают аннигиляцию  е+ и е-  с образованием более тяжёлых частиц (адронов, пар фотонов).

Позитроний.

   При столкновении медленного позитрона с электроном с большой вероятностью образуется связанная атомарная система - позитроний.
   Атом позитрония был впервые синтезирован М.Дейчем в 1951 г.
   Снова довольно странное отношение учёных к позитронию как к атому. Ведь в атоме электрон по массе в тысячи раз меньше ядра. А в позитрония массы электрона и ядра одинаковы. Кто там и вокруг кого вращается? Видимо тоже, подбросили термин журналистам и прилипло.

Позитроны в природе

   В космосе позитроны (якобы) рождаются при взаимодействии гамма-квантов и энергичных частиц космических лучей с веществом, а также при распаде некоторых типов энергичных частиц. Таким образом, часть первичных космических лучей составляют позитроны, так как в отсутствие электронов они стабильны. В некоторых областях Галактики обнаружены аннигиляционные гамма-линии 511 кэВ, доказывающие присутствие позитронов.
   В солнечном термоядерном pp-цикле (а также в CNO-цикле) часть реакций сопровождается эмиссией позитрона, который немедленно аннигилирует с одним из электронов окружения; таким образом, часть солнечной энергии выделяется в виде позитронов, и в ядре Солнца всегда присутствует некоторое их количество (в равновесии между процессами образования и аннигиляции).
   Некоторые природные радиоактивные ядра (первичные, радиогенные, космогенные) испытывают бета-распад с излучением позитронов. Например, часть распадов природного изотопа K происходит именно по этому каналу. Кроме того, гамма-кванты с энергией более 1,022 МэВ, возникающие при радиоактивных распадах, могут рождать электрон-позитронные пары.

Аннигиляция позитрона и электрона.

   Аннигиля́ция - реакция превращения частицы и античастицы при их столкновении в какие-либо иные частицы или волновые объекты.

   Наиболее изученной является аннигиляция электрон-позитронной пары. При низких энергиях сталкивающихся электрона и позитрона, а также при аннигиляции их связанного состояния — позитрония — эта реакция аннигиляции даёт в конечном состоянии два или три фотона, в зависимости от ориентации спинов электрона и позитрона. При энергиях порядка нескольких МэВ становится возможной и многофотонная аннигиляция электрон-позитронной пары. При энергиях порядка сотен МэВ в процессе аннигиляции электрон-позитронной пары рождаются в основном адроны.

   Изучалась также и аннигиляция протон-антипротонной и нейтрон-антинейтронной пар.

   Аннигиляция является процессом перевода энергии покоя E₀ частиц в кинетическую энергию продуктов реакции. При столкновении одной из элементарных частиц и её античастицы (например, электрона и позитрона) происходит их превращение в огромное количество энергии (E = 2E₀ = 2mc², где E₀ — энергия покоя, m — масса частиц, c — скорость света в вакууме).

   Аннигиляция позитрона и электрона в позитронии является источником монохроматических  γ-фотонов с энергией 0,511 МэВ. Основными источниками позитронов являются: рождение пар е+ и е- гамма-фотонами высоких энергий и распады ядер (Бета-процессы). Образование позитронов происходит в реакциях водородного цикла, а также в реакциях углеродного цикла. Образование пар е+ и е- может быть вызвано взаимодействием жёсткого γ-излучения с магнитным полем пульсара. При высокой температуре (kT > m_ec²) в термодинамическом равновесии с излучением должны присутствовать пары е+ и е-, что характерно, например, для ранней стадии (якобы) эволюции Вселенной.

   Аннигиляция медленных электронов и позитронов ведет к образованию гамма-квантов, а аннигиляция медленных нуклонов и антинуклонов - к образованию нескольких пи-мезонов. В результате последующих распадов пи-мезонов образуется жесткое гамма-излучение с энергией гамма-квантов 70 МэВ.

   Процесс столкновения частицы с античастицей, в результате чего возникают другие элементарные частицы или фотоны, получил название аннигиляция. Первым примером аннигиляции в физике стало взаимодействие электрона и позитрона с образованием двух гамма-квантов.

   Но консервативные физики любят порядок и аналогию. И поскольку уже общепринята теория кварков (точно так же высказанная как гипотеза, но подхваченная и раздутая журналистами), по которой протоны и нейтроны состоят из еще более меньших частиц, называемых кварками. Следовательно и антипротоны и антинейтроны состоят из антикварков.

Антиматерия. Обобщения консервативных физиков.

   Атомы антивещества пока не наблюдались. В экспериментах на ускорителях были зарегистрированы события образования (якобы) легких антиядер в столкновениях адронов.
   Частица и античастица обладают одинаковой массой и равной продолжительностью жизни в вакууме. Их заряды равны по величине и противоположны по знаку. Спин частицы и античастицы одинаков.
   Наблюдаемые в космических лучах позитроны и антипротоны можно объяснить их рождением при столкновениях частиц высоких энергий без привлечения гипотез о существовании макроскопических областей антивещества. В пользу этого указывает и отсутствие ядер антивещества в космических лучах. Непосредственное астрономическое наблюдение удаленного космического объекта из-за тождественности спектров электромагнитного излучения атомов вещества и антивещества не позволяет установить, состоит этот объект из вещества или антивещества. Астрономические проявления звезд из вещества и звезд из антивещества должны быть одинаковыми.
   Экспериментов по поводу антиматерии очень мало. Все результаты получены на уровне 1 элемента по таблице Менделеева. Даже не самих элементов, а только их ядер. Взаимодействие между различными элементами состоящими из вещества и антивещества не изучалось и не обнаружено. То есть, к примеру взаимодействие между водородом и анти-литием не изучалось.
   Таким образом, все полученные результаты по антивеществу, в принципе, вполне объяснимы в рамках обычной физики, например, существованием пары разных квантовых состояний элементарных частиц, при которых эти частицы способны взаимно реагировать и превращаться в пару фотонов. Эти состояния очень-очень редкие, поэтому редко наблюдаются, но они возможны.

Избыток электронов.

   Античастицы переносят аналогичный, но противоположный по значению заряд, как и их прототипы из обычной материи, но обладают той же массой и похожи на них во всех других отношениях. Но учёным не терпелось обобщить картину.
   И естественно, ученые сразу предположили, что во Вселенной могут существовать целые галактики из антиматерии. Это предположение подхватили фантасты и, в общем-то выдумка про антиматерию, приобрела всеобщее признание.
   Правда это равенство количеств материи и антиматерии не нашло подтверждения и вызвало сильную головную боль и различные выдумки.
   Также высказывалось мнение, что антивещества во Вселенной может быть даже больше, чем обычного вещества. Просто увидеть антиматерию невозможно, так же как объекты окружающего нас обычного мира. Она не видима для человеческого зрения. Однако размышление показывает, что взаимодействие антиматерии с фотонами точно такое же как и обычной материи. Следовательно увидеть её можно. Просто её нигде нет.

Отсутствие антивещества в межзвездной среде.

   При наличии звезд из антивещества различные механизмы потери массы звездами приводили бы к появлению антивещества в межзвездной среде и его аннигиляции с межзвездным газом. Отсутствие интенсивного гамма-излучения, которое должно было бы наблюдаться при такой аннигиляции, налагает жесткое ограничение на концентрацию антивещества в галактиках (меньше 10^-15 от концентрации вещества) и в скоплениях галактик (меньше 10^-6 от концентрации вещества), т. е. наблюдательные данные гамма-астрономии указывают на отсутствие заметного количества антивещества в окружающем нас космическом пространстве вплоть до ближайшего скопления галактик. Необходимость объяснить отсутствие сильного смешивания вещества и антивещества в космических масштабах, меньших скоплений галактик, является существенной трудностью космологических моделей, предполагающих равное количество вещества и антивещества во Вселенной.

Антиматерия и "Большой взрыв".

   Далее было необходимо теорию антиматерии притянуть за уши к теории "Большого взрыва". Чтобы соблюсти правило единства всех теорий. А также, как пошутил один интернет-пользователь, на ассоциированность к яхвеподобным текстам (Библия, Талмуд, Коран, ЗоАр и пр...). Например очевидно, что гипотеза Большого Взрыва не что иное как ассоциация к творению мира Яхве.
   При этом надо было состыковать с Большим Взрывом и избыток электронов над позитронами. Поэтому было принято, что в первые мгновения после Большого Взрыва количество позитронов и электронов во Вселенной таки было примерно одинаково. Однако, поскольку сейчас такой одинаковости не наблюдается, было решено, что при остывании эта симметрия нарушилась. С целью объяснения этих нарушений регулярно появляются в печати различные обманки. Вот то одно свойство нашли у некоторых частиц, то другое, то третье, которое могло бы привести к нарушению. И каждый раз забывают, что точно такое же свойство должно быть и у античастиц.
   Процесс нарушения равенства количеств электронов и позитронов описывается примерно в таких, никак не доказуемых, но очень наукообразных словах. Дескать, пока температура Вселенной не понизилась до 1 МэВ, тепловые фотоны постоянно поддерживали в веществе определённую концентрацию позитронов путём рождения электрон-позитронных пар (такие условия существуют и сейчас в недрах горячих звёзд). Однако после охлаждения вещества Вселенной ниже порога рождения пар, позитроны почему-то стали аннигилировать с избытком электронов. Откуда взялся избыток – не понятно.

Рождение пар.

  Рожде́ние пар — в физике элементарных частиц обратный аннигиляции процесс, в котором возникают пары частица-античастица. Для появления реальной пары частиц закон сохранения энергии требует, чтобы энергия, затраченная в этом процессе, превышала удвоенную массу частицы: E_p=2mc². Минимальная энергия E_p, необходимая для рождения пары данного типа, называется порогом рождения пар. Кроме того, для рождения реальной пары необходимо выполнение других законов сохранения, применимых к данному процессу.

   Рождение электрон-позитронных пар при взаимодействии гамма-кванта с электромагнитным полем ядра (в сущности, с виртуальным фотоном) является преобладающим процессом потери энергии гамма-квантов в веществе при энергиях выше 3 МэВ (при более низких энергиях действуют в основном комптоновское рассеяние и фотоэффект, при энергиях ниже E_p=2m_ec²=1,022 МэВ рождение пар вообще отсутствует). Вероятность рождения пары в таком процессе пропорциональна квадрату заряда ядра.

   Рождение электрон-позитронных пар гамма-квантами (в камере Вильсона, помещённой в магнитное поле для разделения треков электрона и позитрона) впервые наблюдали Ирен и Фредерик Жолио-Кюри в 1933, а также Патрик Блэкетт, получивший в 1948 за это и другие открытия Нобелевскую премию по физике.

   Сильное электрическое поле способно генерировать электрон-позитронные пары. Интенсивность генерации электрон-позитронных пар зависит от напряжённости поля, а не от его частоты. Чтобы эффект был заметным, необходимы очень большие напряжённости поля E_kp∼10¹⁶ В/см. Напряжённость поля на боровской орбите атома водорода E_at∼10⁹ В/см.

   В мощных лазерных импульсах можно получить электромагнитные поля релятивистских напряжённостей. В настоящее время удаётся получить поток мощности до 10²² Вт/см² при длительности импульса порядка нескольких фемтосекунд (1 фс = 10⁻¹⁵ с). В таких полях с помощью линз можно создать напряжённости электрического поля, близкие к E_kp. Таким образом возможна прямая экспериментальная проверка эффекта вакуумного рождения электрон-позитронных пар.

   Аннигиляция и Рождение пар в Теории Упругой Вселенной.

   В модели упругой вселенной все элементарные частицы – это волновые вихри, созданные при участии закона наматывания. Фотоны – это также волновые объекты, но не вихревые, а свободно летящие в космосе. И фотоны и частицы описываются математическими формулами, которые являются решениями волнового уравнения:

   Фотоны описываются решениями типа:

   Частицы описываются решениями типа:

   Существуют также и другие решения волнового уравнения.

   Вселенная есть бесконечный, упругий континуум, в котором существуют, перемещаются, и взаимно превращаются, все возможные волновые объекты, которые есть решения волнового уравнения.

  Является ли поле электрона сферически симметричным?

   Правда, довольно странно, что имея строгие доказательства наличия спина и магнитного момента электрона, очевидных признаков, указывающих на осевую симметрию частицы, её протяжённость и её вращение, никто всерьёз не задумался о структуре электрона. Видимо, основная причина изначально была в том, что не было технических возможностей для исследования структуры элементарных частиц. Кроме того, чисто механическая модель электрона давала значения скорости вращения на поверхности электрона в районе скорости света, что не получило в то время объяснения.
   Таким образом, с 20-х - 30-х годов прошлого столетия исторически закрепилось, что электрон точечный и бесструктурный. А все его свойства, заряд, массы, спин и т.д. - это некие волшебные, внутренние и необъяснимые свойства.
   А всем известно, что ломать догмы - дело не благодарное. Даже наказуемое.

  Как выглядит макроскопическое поле электрона?

   Нами установлено, что электрон осесимметричен, но не обладает сферической симметрией. Такими же свойствами обладает и нейтрон. Протон не обладает даже осевой симметрией. Анализировать нейтрон труднее, потому что его электрический заряд равен нулю и внешние поля практически не влияют на траекторию его движения. Поэтому такой мощный ресурс исследования, как траектория частицы во внешнем электрическом или магнитном поле к нейтрону оказывается совершенно не применим. Далее рассматриваем электрон.
   Попытаемся проанализировать распределение в пространстве электрического поля электрона. У нас уже есть рисунок электрона и распределение плотности внутри него. 

(43-1)

   Мы имеем довольно таки достоверную гипотезу распределения электрического поля вокруг электрона. Просто на основе выше приведенного рисунка. Пусть (r,θ,φ) - сферические координаты. Распределение макроскопического электрического поля не зависит от угла φ и имеет следующий вид в координатах (r,θ):

(43-2)

То есть по знаку поле (как общепринято) - отрицательное. А по абсолютной величине изменяется в зависимости от угла θ . При θ = 0⁰ или 180⁰ поле предположительно обращается в ноль.
   В плане микроскопическом это поле электрона распадается на огромное количество тоненьких волновых сферических слоёв. От слоя к слою поле изменяется. Да и внутри каждого слоя поле неоднородно. Исследование электрического поля электрона на микроуровне является отдельной задачей, здесь мы этого не касаемся.

Как ведёт себя электрон во внешнем поле?

   Как ведёт себя движущийся электрон во внешнем электрическом или магнитном поле? В силу своей сферической несимметричности, электрон при своём движении будет всегда приобретать некоторую, вполне конкретную ориентацию относительно внешнего поля. А именно такую, при которой его потенциальная энергия минимальна. Или другими словами, когда действующая на него внешняя сила минимальна.

   Рассмотрим тот же рисунок электрона, но теперь уже движущегося со скоростью V (см. рис. ниже) во внешнем поле E_вн. (стрелочки слева, синим цветом). Предположим, что оптимальная ориентация электрона достигается как раз тогда, когда электрон ориентирован вдоль оси Z . При этом направление скорости его движения относительно вектора E_вн. может быть самым разным. 

(43-3)

   Очевидно, это и есть как раз та самая ориентация, которую приобретает электрон во всех экспериментах с внешним электрическим полем. Аналогичная картинка будет и при движении электрона во внешнем магнитном поле. С той разницей, что нужно учесть иное направление действия магнитного поля.
   Очевидно так же, что именно при этой ориентации был измерен и заряд электрона и проверен закон Кулона.
   Но возможна ли иная ориентация свободно движущегося электрона во внешнем поле? Как его удержать в другой ориентации? Нанизать на иголку как яблоко и потом повернуть? К сожалению, такой фокус практически не осуществим. И электрон каким был до сих пор, таким навсегда и останется. И его заряд, и его ориентация, и закон Кулона.
   Однако, возникает ещё предположение. Если электрон устойчиво ориентируется в положении как на картинке, то у него есть ещё одно, правда не очень устойчивое, равновесное положение. А именно - с противоположной ориентацией. Согласно квантовой теории, у электрона существует две проекции спина на внешнее электрическое или магнитное поле. В этой, противоположной ориентации электрон не может оказаться в нашем эксперименте, потому что ему мешает тепловое движение окружающих частиц. Но он может оказаться в этом неустойчивом состоянии, если прилетел из далёкого космоса. И вполне возможно, что конфигурация всех полей (включая поле самого электрона) складывается такая, что в некоторой, очень малой области телесного угла, электрон противоположной ориентации обладает устойчивостью этой ориентации. Причём, поскольку все окружающие процессы макроскопичны, то ничто и не может вывести электрон из такого локально устойчивого положения. Кроме каких-то энергетичных столкновений с другими частицами. Так он и летит из далёкого космоса, с противоположной ориентацией, и ничто не может его из этой ориентации вывести, потому что все поля вокруг меняются плавно, постепенно, без скачков.
   Достаточно очевидно, что внешнее магнитное поле начинает действовать на противоположно ориентированный электрон в другую сторону. И как тогда электрон, при такой противоположной ориентации, начинает себя вести при движении? Он ведёт себя как противоположно заряженный электрон. То есть как позитрон.
   Правда, неясно, а как такой противоположно ориентированный электрон, позитрон, будет вести себя в электрическом поле? И были ли такие эксперименты?
   Согласно теории Упругой Вселенной, закон Кулона о том что электрическое поле заряда распределено как 1/r есть не более чем статистический закон. На микроуровне этот закон не выполняется. Потому что электрическое поле электрона и протона не сферически симметрично.

   По этой причине, упорядоченные электроны способны выстраиваться в устойчивые цепочки. Например, это происходит при протекании электрического тока, а также в молниях. В цепочках электроны выстраиваются таким образом, что их спины имеют одинаковое направление.

   Два электрона, расположенные рядом, могут слабо взаимодействовать или практически не взаимодействовать, если они находятся на одной оси симметрии, а их спины либо одинаково направлены, либо направлены навстречу друг другу. В первом случае, когда спины имеют одно направление, это состояние достаточно устойчиво в природе и часто встречается (молнии, разряды электрический ток). А вот второе состояние, когда спины направлены навстречу друг другу, является мало устойчивым, лишь при очень малых углах отклонения от оси симметрии. И вот такое движение электронов «лоб в лоб» ошибочно принято учёными за антиматерию. Когда из дальнего космоса прилетает электрон, ориентированный с электроном в камере Вильсона «лоб в лоб» и либо аннигилирует, либо образует некоторое квази-соединение, которое назвали «позитроний».

   Экспериментов по поводу антиматерии очень мало. Все результаты получены на уровне 1 элемента по таблице Менделеева. Даже не самих элементов, а только их ядер. Взаимодействие между различными элементами состоящими из вещества и антивещества не изучалось и не обнаружено. То есть, к примеру взаимодействие между водородом и анти-литием не изучалось.
   Таким образом, все полученные результаты по антивеществу, в принципе, вполне объяснимы в рамках обычной физики, например, существованием пары разных квантовых состояний элементарных частиц, при которых эти частицы способны взаимно реагировать и превращаться в пару фотонов. Эти состояния очень-очень редкие, поэтому редко наблюдаются, но они возможны.

Две наши версии феномена антиматерии.

   Версия 1. Позитроны - это электроны повернутые на 180⁰.

   Однако на этом неожиданности с противоположно ориентированным электроном не кончаются. При столкновении на малых скоростях движения электрона с противоположно ориентированным электроном оказывается возможной их композит, который и обнаружен в экспериментах и назван как позитроний. Позитроний - это такое сцепление двух электронов, когда они повёрнуты, как бы лицом друг к другу.
   Однако в проводниках более предпочтительно, особенно при подаче внешнего электрического напряжения, когда электроны выстраиваются в цепочку, как солдаты в колонну, друг за другом. При таком строе, в колонну по одному могут выстраиваться не два (как в позитронии), а любое количество электронов. При этом, если в позитронии существует небольшая сила притяжения, то в цепочке электронов в проводнике существует небольшая сила отталкивания.

(43-4)

   Это первая версия объяснения феномена антиматерии и всех связанных с этим парадоксов.

Версия 2. Позитроны = возбуждённые свободные электроны с повышенным спином.

Возможность спиновых уровней у свободного электрона.

   Общепринятое мнение, что элементарные частицы не имеют энергетических уровней в свободном состоянии. Но мы идем по непротоптанным маршрутам. Данная версия уже рассматривалась нами в главе о моменте импульса локов или элементарных частиц. Рассмотрим свободный электрон. Исследование механических свойств свободного электрона как волнового объекта обнаруживает интересную возможность. А именно. Возможность (в принципе) увеличивать диаметр вращения составляющих слоёв, не меняя суммарной энергии всех слоёв, то есть всего волнового объекта. То есть, если придавать электрону дополнительный момент вращения, то в принципе может быть так, весь этот момент вращения уйдёт на увеличение размера электрона, но его масса останется неизменной.
   Посмотрим, как это выглядит математически.
   Как известно, момент вращения физического тела имеет дискретные уровни  M_l .   l = 1,2,… При каждом таком значении l существует (2l + 1) решений уравнения Шредингера, которые представляют собой сферические функции. Собственные значения оператора квадрата момента импульса будут: 

(43-5)

   l  = 1, 2, …
   То есть, из уравнения Шрёдингера (которое, как мы знаем, эквивалентно волновому уравнению) с необходимостью следует дискретность квадрата момента импульса объекта, независимо от внешнего вида этого объекта. В частности, этими объектами могут быть и локи.
   Далее

(43-6)

k - некоторый коэффициент, учитывающий форму тела. Не путать с ранее использованным обозначением волнового числа лока. Предполагаем, что величина  k  слабо меняется при изменении  l . То есть k_l = k = const . То есть форма электрона при таком спиновом возбуждении мало меняется. Как там что происходит в реальности пока сказать трудно. Но здесь излагается некий общий взгляд, который отражает суть происходящего. В реальности может чуть-чуть измениться форма, чуть-чуть измениться размер, чуть-чуть измениться плотность. Так чтобы в сумме энергия (масса) электрона при спиновом возбуждении не изменилась.
   Тогда в скобке стоит константа и становится очевидно, что для выполнения изначальной формулы достаточно, чтобы  R(l)  изменялось также как  M_l . То есть:

(43-7)

Где  R₀ - комптоновский радиус электрона: 

(43-8)

   Как соотносятся, например, величины  R(l)  для первых двух значений  l=1  и  l=2 ?  Нетрудно подсчитать, что это соотношение равно  2(2+1)/1(1+1) = 3. То есть, ориентировочно, первое возбуждённое (по моменту импульса) состояние электрона имеет момент инерции в 3 раза больше чем у невозбуждённого электрона. Но поскольку в момент инерции размер входит в квадрате, то линейный размер "возбуждённого" электрона примерно в 1,7 раза больше чем у обычного электрона.
   Ещё раз, здесь возникает противоречие с общепринятым мнением, что элементарные частицы не имеют энергетических уровней в свободном состоянии. Но мы идем по непротоптанным маршрутам, которые опровергают многие догмы.

   Свободный электрон, согласно общепринятому мнению, не может поглотить фотон, т. к. при этом не могут быть одновременно соблюдены законы сохранения энергии E и импульса р. Например, для оптического перехода свободного электрона из состояния E₁ , p₁ в состояние E₂ , р₂ в отсутствие 3-го тела (конденсированной среды, атома или рассеянного фотона) законы сохранения энергии и импульса  E₁ - E₂ = hω ;  p₂ - p₁=hω / c  несовместимы ни при какой скорости электрона u < c .
   И с этим все как бы смирились. Но мы звбываем, что все эти утверждения правильны в предположении, что электрон точечный. А если нет? Если он вообще очень сложный локализованный волновой вихрь? Если он может менять размеры, форму?
   А вдруг третья частица окажется в нужном месте в нужное время? А? - Ну предположим, что с помощью третьей частицы электрон поглотит этот фотон.
   Возможен более сложный процесс. Когда третья частица временно взаимодействует в тройном столкновении и при этом не передаёт энергию электрону, но передаёт ему некоторый вращательный момент. Как бы бьёт вскользь, по касательной. Может быть для этого даже нужны четверные столкновения, такие тоже возможны. И в принципе, при тройных столкновениях увеличение момента импульса возможно без увеличения энергии электрона.

    Электрон является волновым локализованным образованием. Состоящим в нормальном состоянии из системы волновых колец. Предположим, что электрон получил некоторый минимально возможный квант момента вращения без изменения общей энергии. Какой вид приобретёт электрон после этого? Электронные слои он преобразует таким образом, что внутренняя "дыра" несколько расширяется и все слои несколько смещаются. Вот примерно какой становится "свободно-возбуждённый" электрон: 

(43-9)

   Если мы вспомним, что СПИН электрона, а с ним и ЗАРЯД электрона являются результатами вращения изображённых волновых колец (причём соседние кольца вращаются в разные стороны), то нетрудно сообразить, что и спин и заряд "свободно-возбуждённого" электрона поменяют знак на обратный. Что и будет соответствовать, якобы, позитрону. На самом деле это просто "свободно-возбуждённый" электрон. И не более того. Однако, поскольку эксперименты по сравнению ориентаций спинов электрона и позитрона не проводились, то и отрицать такую возможность мы не имеем права.
- Да, "свободно-возбуждённый" электрон будет аннигилировать с обычным электроном, потому что у них волновые кольца смещены и при наложении может оказаться, что они вращаются в противоположные стороны.
- Да, это "вращательно-возбуждённое" состояние электрона весьма редкое в природе и трудно получаемо в экспериментах. И то что нам рисуют на рисунках, получение электронов и позитронов при прохождении гамма-квантов через свинцовую пластину, не соответствует реальности. Потому что пучок получающихся электронов тысячекратно толще пучка получающихся позитронов.
- И по этой самой причине, якобы позитронов в космосе предельно мало. Вообще антивещества в космосе мало как раз по описанной здесь причине. И не надо ничего выдумывать, всякие стандартные модели и так далее. Это заблуждение мировой физики.

Позитроний. Версия 2.

   Для наглядности сверху изображён электрон, а снизу возбуждённый электрон - то есть позитрон.

(43-10)

   То есть, при возбуждении свободного электрона, который согласно традиционной физике не может возбуждаться, а на деле может, получается позитрон. При мягком сближении их между собой (и при соответствующем ориентировании) образуется их соединение, которое везде названо как позитроний. При жёстком сближении их витки, которые сдвинуты по радиальной координате, взаимно аннигилируют и образуется два фотона. 

Почему антиматерии во вселенной так мало.

   Причина проста. Антиматерия - это редкое (квантовое) состояние обычной материи. Поэтому процент позитронов в космическом излучении очень невелик.

Сущность аннигиляции.

- Аннигиляция - это процесс слияния частица + такая же частица, ориентированная навстречу, либо возбуждённая. Когда "распрямляются" сразу все витки локализованных волновых образований, и превращаются в прямо летящие фотоны. Естественно, в разные стороны.

   Существование аннигиляции обозначает возможность обратного процесса, слияния двух фотонов при столкновении и образование пары из двух элементарных частиц в различных квантовых состояниях. При дальнейших столкновениях с окружающими частицами, полученные частицы теряют возможность для обратной аннигиляции. То есть можно утверждать, что глобально во вселенной таким образом достигается равновесие между количествами фотонов и элементарных частиц.

GIF-аннигиляция: http://i.yapx.ru/BDq5J.gif

GIF-рождение пар: http://i.yapx.ru/BDq6G.gif

   Физически процесс аннигиляции двух противоположно закрученных электронов очень прост. Закрученные волны при взаимодействии просто распрямляются и превращаются в два улетающих фотона.

Возможно ли математическое описание позитрона?

   Возможно, что нами получены НЕ ВСЕ основные решения волнового уравнения, приводящие к электрону. Возможно, что существует ещё одно решение, которое даёт иную форму электрона, но точно такую же интегральную по пространству энергию нового объекта.
- Как может ориентировочно выглядеть этот новый объект? Он должен иметь такой же спин, ½ħ, как и у электрона. Он должен иметь противоположный заряд. Как мы ранее установили, распределение заряда коррелирует с распределением спина. Как видно из графика распределения плотности спина в электроне, знак спина определяет первая же волна электрона. Как она идёт сразу вниз, так и спин становится отрицательным и заряд электрона становится отрицательным.
   Не исключено, что возбуждённое состояние электрона описывается каким-то решением из спектра общих решений.
   Как нам известно, основное решение волнового уравнения, соленоидальное решение, дающее все элементарные частицы имеет вид: 

(5-12)

   Однако, если вернуться к последовательности получения данного решения и портрета, то становится очевидно, что это решение хотя и выделенное, и главное, но не единственное. В решении (5-12) могут содержаться произвольные константы, линейные функции от сферических координат (r,t,θ,φ). А также и возможны новые частные решения волнового уравнения, не учтённые в формуле (5-12).
   Что будут означать физически все значительные или не значительные изменения в основном решении (5-12)? А физически это может означать, что форма электрона, определяемая новым решением может отличаться от изначальной, основной формы.

   Наше мнение.

   Никакой "антиматерии" в нынешнем общепринятом понимании не существует. Слишком поспешили с названием и слишком рано рассказали журналистам. А они раздули.

  Запутанные частицы.  Бред теоретиков.

   Эта легенда возникла при наблюдении фотонов. Якобы образуются пары фотонов, которые "сцеплены". И независимо от расстояния между ними, всё что происходит с одним фотоном мгновенно передаётся другому фотону.

   Причина возникновения этой легенды вполне прозрачны.

- Во-первых, физика переполнена легендами и небылицами. Активное участие церкви в жизни общества немало этому способствует.

- Во-вторых, именно парное возникновение и именно абсолютно одинаковых фотонов рождает загадку, необъяснимую в рамках традиционной физики. То есть эффект "сцепления" при рождении налицо.

- После этого остаётся только слегка приукрасить ситуацию и ввести расширение этого сцепления на всю оставшуюся жизнь фотонов.

- Ну а наиболее ретивые фантазёры расширяют уже выдуманное "сцепление" фотонов и на другие частицы. Получаются просто научные "романы". Кто кого переврёт.

   Парадокс Эйнштейна - Подольского - Розена (ЭПР-парадокс) - попытка указания на неполноту квантовой механики с помощью мысленного эксперимента, заключающегося в измерении параметров микрообъекта косвенным образом, не оказывая на этот объект непосредственного воздействия. Целью такого косвенного измерения является попытка извлечь больше информации о состоянии микрообъекта, чем даёт квантовомеханическое описание его состояния.

   Согласно соотношению неопределённостей Гейзенберга, невозможно одновременно измерить координату частицы и её импульс. Причиной неопределённости является то, что измерение одной величины вносит принципиально неустранимые возмущения в состояние и значения другой величины. Однако предлагается гипотетический способ, которым соотношение неопределённостей можно обойти.

   Допустим, две одинаковые частицы A и B образовались в результате распада третьей частицы C. В этом случае, по закону сохранения импульса, их суммарный импульс  p_A+p_B должен быть равен исходному импульсу третьей частицы p_C . Это даёт возможность измерить импульс одной частицы (A) и по закону сохранения импульса p_B = p_C - p_A   рассчитать импульс второй (B), не внося в её движение никаких возмущений. Теперь, измерив координату второй частицы (точно), можно получить для этой частицы значения двух неизмеримых одновременно величин, что по принципу неопределённости невозможно. Таким образом соотношение неопределённостей не является абсолютным, а законы квантовой механики должны быть как-то уточнены.

   Если же законы квантовой механики в данном опыте не нарушаются, то измерение импульса одной частицы равносильно измерению импульса второй частицы. Что создаёт впечатление мгновенного действия первой частицы на вторую в противоречии с принципом причинности.

   Эйнштейн настаивал на сохранении в квантовой физике принципов детерминизма классической физики и на трактовке результатов измерения с точки зрения "несвязанного наблюдателя" (англ. "detached observer"). С другой стороны, Бор настаивал на недетерминированном (статистическом) характере квантовых явлений и неустранимом эффекте измерения на само состояние. Как квинтэссенция этих споров часто приводятся диалог Эйнштейна с Бором: "- Бог не играет в кости. - Эйнштейн, не указывай Богу, что ему делать.", а также саркастический вопрос Эйнштейна: "Вы действительно считаете, что Луна существует, только когда вы на неё смотрите?"

   Шрёдингер считал частицы запутанными, только пока они физически взаимодействовали друг с другом. При удалении за пределы возможных взаимодействий запутанность исчезала. То есть значение термина у Шрёдингера отличается от того, которое подразумевается в настоящее время.

   Наше мнение. Сейчас, по новому взглянув на квантовую физику, мы понимаем насколько эти споры "корифеев физики" далеки от реальности. Запутанности не существует.

   Почему во Вселенной протонов и электронов одинаково?
   В природе существуют процессы аннигиляции частиц. Следовательно есть вероятность и обратных процессов, особенно в свете теории Гукуума. То есть столкновение в одной точке пары - тройки некоторых волновых объектов или иные волновые процессы могут родить… Что? Имеют смысл следующие рассуждения.
   В результате двойных - тройных взаимодействий волн или иных процессов появляются закрученные волны, которые по закону наматывания образуют локализованные объекты. Свойства Гукуума и математические формулы чудесным образом таковы, что именно пара - тяжелый маленький центр и легкое окружающее облако наилучшим образом способны усвоить любую протяженную закрученную волну. Потому что это не просто, потому что законы волнового уравнения - это дискретные законы. Протон образуется маленький и тяжелый - таковы законы математики. Он захватывает огромную массу, но имея малые размеры не может иметь большой спин. Этот спин остается в легком окружающем облаке. Но снова чудесным образом из этого облака формируется электрон, который имеет огромный (относительно его массы) спин и огромную свободу по энергетическим уровням. Что позволяет утрясти при образовании лока - атома водорода все равенства энергии, импульса и все это в дискретном выражении. В силу свойств Гукуума все бесконечно давно, изначально образованные объекты были одинаковыми и это были атомы водорода. Их более плотные родственники - нейтроны скорее всего образовались позже, в ядерных реакциях. Только так. Вот ответ на вопрос №1. Подтверждением служит то, что до сих пор водород - это 90% всей массы Вселенной. Все остальные элементы возникли в ядерных топках звезд.
   Более позднее. Мы уже упоминали чуть выше, что все электромагнитные образования, в том числе фотоны и даже радиоволны имеют локализованную природу. Это обстоятельство усиливает проведенные рассуждения. Потому что даже столкновение двух радиоволн есть столкновение локализованных объектов.
   Вот еще вопрос. Массы электрона, протона и других частиц - почему именно такие? В начале статьи уже был ответ о размерах частиц. Все определяется механическими параметрами гукуума и ее величеством Математикой. Здесь тот же самый ответ.
   Локи с большими (j,m) также допускаются. И нуждаются в исследовании на предмет существования в реальности.
   А не превращается ли шаровая молния при ее конечном схлопывании в несколько миллионов атомов водорода?! Это как раз и моделирует образование Вселенной, материи. Неустойчивая шаровая молния превращается в устойчивые атомы водорода. Отсюда и взрыв, хлопок - увеличение объема.
 

Назад     Главная страница       Оглавление      Далее

Страница размещена на сайте в мае 2005 года