Мир вокруг нас - "Этэрнус" - Страница 18

Лишь слабое поле — может «остановить» нейтрино, т. е. не только изменить его траекторию и энергию, но и по-настоящему заставить нейтрино провзаимодействовать (благодаря чему — возможны реакции с поглощением нейтрино, например, нейтроном, с образованием протона и электрона, и другие). Но слабое поле действует, как уже отмечалось, лишь в самых минимальных масштабах сближения эпицентров элементарных частиц — меньше 10–18 м. А это случается крайне редко, в условиях столь относительно неплотного вещества, которое составляет Землю. Поэтому подавляющее большинство нейтрино, попадающих на Землю — легко проходят Землю насквозь, ни разу не вступив в реакцию.

Далее: Итак, сущность нейтрино — напрямую связана со спином (он определяет в т. ч. различие нейтрино и антинейтрино). Рассмотрим, далее, вопрос о спинах частиц подробнее:

Спин и геометрия вакуума

Структуры элементарных частиц, с учётом спина — представлены на рис. 11. На рис. видно, что в соседних, разнонаправленных треугольниках, отражающих геометрию кристаллической решётки вакуума, спины оказываются противоположны (как и электрические заряды). Данное представление — позволяет легко объяснять спины элементарных частиц (рис. 11). В частности, наглядно видно, почему у частицы дельта ++ спин равен 3/2, в отличие от спина протона / нейтрона (1/2), тоже состоящих из трёх кварков.

Рис. 11

Аналогичным образом, можно увидеть связь геометрии и спина у электронов и позитронов, см. рис. 12. На рис. видно, что и электрон, и позитрон — могут иметь две разных ориентации, в виде треугольников, направленных вверх или вниз (во всех случаях, движение на магнитной оси — оказывается взаимосогласовано с движениями на электрических осях).

Рис. 12

Идём далее:

Сущность глюонных полей

С глюонным полем — связано, как известно, представление о глюонных зарядах трёх видов, в отличие от двух видов зарядов у электрического поля. Глюонные заряды, на неклассическом этапе, условно называют «цветовыми», ассоциируя с тремя цветами, составляющими вместе белый цвет: красный, синий и зелёный, см. рис. 13. (Для античастиц — существуют также антицвета: анти-красный, анти-синий и анти-зелёный: на рис. 13 — они расположены напротив соответствующих цветов). Цвета (и антицвета) — необходимы для описания глюонных взаимодействий кварков в сложных элементарных частицах: так, считают, что в частицах, состоящих из трёх кварков (= барионах, — протонах, нейтронах и т. п.), каждый кварк — обязан нести по одному из трёх «цветовых» зарядов, чтобы в сумме получалась т. н. бесцветная, или белая комбинация, см. рис. 14. В частицах, состоящих из кварка и антикварка (= мезонах, — пи-мезоне, и т. п.) — должен присутствовать цвет и антицвет, что тоже даёт бесцветную (белую) комбинацию, см. рис. 15.

Рис. 13 [I]

Рис. 14 [II]. Протон

Рис. 15 [III]. Пи-мезон (пион) +, цвета кварков — синий и антисиний

Введение «цветовых» зарядов, как видно — это лишь констатация определённых свойств глюонных полей, но не объяснение их происхождения, т. е. причины. Это лишь отражение свойств кварков объединяться в тройки в барионах, и в пары кварк-антикварк в мезонах. Но почему «цветовых» зарядов всего три, и что такое, на самом деле, «цветовой» заряд, на неклассическом этапе — неизвестно.

На постнеклассическом этапе, исходя из наглядных представлений об устройстве элементарных частиц, три «цвета» — легко объясняются геометрией вакуума, т. е. вытекающим из неё, наличием трёх электрических осей, и их взаимной ориентацией, как раз соответствующей тому, что называлось ранее тремя «цветами», см. рис. 16. Природа глюонного поля в целом, как уже говорилось ранее, связана с поддержанием замкнутой фигуры движения на «полюсе» сложной элементарной частицы, что легко соотносится с обязательным образованием бесцветной (белой) комбинации — так, как показано на рис. 17.

Рис. 16

Рис. 17

О механизме действия глюонного поля подробнее, в т. ч. о том, что происходит при попытке отдалить (оторвать) кварки друг от друга, и о наглядном строении глюонов — будем говорить позже (как и о строении квантов других полей).

Идём далее:

Причины существования поколений элементарных частиц

Рассмотрим, почему существуют три поколения элементарных частиц: причина — заключается в возможности образования дислокаций не только первого, но и второго и третьего порядков: Дислокация первого порядка, т. е. обычная дислокация, лежащая в основе элементарных частиц первого поколения — получается, если выбить одну вакуумную частицу со своего местоположения. Дислокация же второго порядка — образуется, если выбить ещё и 12 вакуумных частиц, её окружающих. Т. е. всего — получается дислокация из 13-и выбитых вакуумных частиц. Это — дислокация второго порядка, лежащая в основе элементарных частиц второго поколения (т. е. мюона, и кварков s -1/3 и c +2/3).

Дислокация третьего порядка — получается, если вместе с 13-ю вакуумными частицами, выбить ещё один слой вакуумных частиц (т. е. ещё 42 частицы), = всего 55 вакуумных частиц. Образуется т. о. дислокация, которая ложится в основу элементарных частиц третьего поколения (тау-лептона, и b- и t-кварков).

Итак, причина существования поколений элементарных частиц, выглядит довольно просто. Видно, что существование поколений — не случайность (и они не являются лишними, каковыми считались на неклассическом этапе). Кроме того, подобные эффекты — должны наблюдаться и для дислокаций в обычных, молекулярных и т. п. средах, что позволяет экспериментально проверить данный подход, и может служить аналогией при изучении поколений элементарных частиц.

Причины различия масс электрона, мюона и таона

Элементарные частицы второго и третьего поколений имеют массы, на порядки превышающие массы элементарных частиц первого поколения. На неклассическом этапе, стандартным объяснением этому — является рост взаимодействия частиц второго и третьего поколений с «виртуальными» квантами поля Хиггса, равномерно заполняющего вакуум: представляют, что частицы второго и третьего поколений, по непонятным причинам — интенсивнее взаимодействуют с этим полем. Т. к. конкретный механизм этого взаимодействия и его роста к частицам второго и третьего поколений — неизвестны, т. о. причина различия в массах, в целом — остаётся загадкой.

Постнеклассически же, более высокая масса у частиц второго и третьего поколений — вытекает из увеличения степени дислоцированности (что не отменяет наличия поля Хиггса). В степени дислоцированности — и запасена энергия = масса частицы (которую можно представить как степень взаимодействия со средой вакуума, которое и есть конкретная реализация того, что является полем Хиггса, и механизма, придающего массу частицам (аналогично — возникает т. н. эффективная масса у дислокаций в обычных, молекулярных кристаллах: как известно, звуковые волны, подобно фотонам — остаются безмассовыми, а дислокации — обладают эффективной (инертной) массой, т. к. не могут двигаться с максимальной скоростью в среде, т. е. скоростью звука)).