1 Моделирование структурной взаимосвязи элементарных частиц (логико-математический подход) Добрецов С.Л., 1 Georgieva M.I. (Георгиева М.И.), 2 Астафуров. - презентация

1 1 Моделирование структурной взаимосвязи элементарных частиц (логико-математический подход) Добрецов С.Л., 1 Georgieva M.I. (Георгиева М.И.), 2 Астафуров В.И. НПО «Тайфун», г. Обнинск, Россия 1 Offshore Technology Development, Pte Ltd, Singapore 2 ЗАО «Радиационные и экологические исследования», г. Москва, Россия Аннотация. Вещество и физический вакуум рассматриваются как взаимосвязанные формы пространственно-электромагнитной континуума. Данная модель позволяет объяснить природу элементарных частиц, их структурную взаимосвязь и особенности свойств нейтрино. Выведена формула для расчета массы покоя адронов. Расчетные значения согласуются с экспериментальными данными.

2 2 Описание используемой модели Материальный мир рассматривается как совокупность взаимосвязанных осцилляторов, образующих иерархические структуры. Наименьший («абсолютный») осциллятор является первичным структурным элементом («первоатомом») материального континуума. Являясь таковым, он определяет свойства физического вакуума и характер самодвижения материи. Радиус абсолютного осциллятора равен 2,1·10-17 м. Источник и законы самодвижения заложены в самой материи, являются следствием ее первичных фундаментальных свойств. Модель рассматривает материальный мир как пространственно-электромагнитный континуум. Электромагнитное свойство - это первичное фундаментальное свойство материи, составляющее в органическом единстве с пространством структурную основу материального континуума. Физический вакуум представлен в модели как пятимерный волновой векторный континуум. Пространственный вектор характеризует пространственное свойство материи. Число составляющих пространственного вектора соответствует мерности наблюдаемого физического пространства. Электромагнитный вектор характеризует электромагнитное свойство материи. Число составляющих электромагнитного вектора соответствует двум видам реально наблюдаемых элементарных электрических зарядов и магнитных полюсов. Вещество и физический вакуум являются взаимосвязанными формами материального континуума и образуют единую систему.

3 3 Проблема магнитного монополя Проблема существования магнитных зарядов – одна из наиболее загадочных проблем современной теоретической физики. Многолетние усилия по поиску магнитного монополя не увенчались успехом. Решение проблемы магнитных зарядов с позиций пространственно-электромагнитной модели: Магнитные заряды можно рассматривать как составную часть структуры физического вакуума. Абсолютный осциллятор, являющийся элементарной ячейкой вакуума, содержит два противоположных по знаку элементарных магнитных заряда. В математической модели они представлены как составляющие электромагнитного вектора. Такое рассмотрение объясняет свойства постоянных магнитов. Двухполюсность любого постоянного магнита обусловлена двухполюсностью структуры физического вакуума. Тело постоянного магнита взаимосвязано с физическим вакуумом и образует с ним единую систему. Магнитное поле вокруг постоянного магнита представляет собой поле квазиупругой деформации структуры физического вакуума. Процесс рождения пары электрон-позитрон может рассматриваться как превращение магнитных зарядов в электрические, а процесс аннигиляции электрона и позитрона как превращение электрических зарядов в магнитные. Из модели следует вывод об эквивалентности (равенстве) магнитного и электрического элементарных зарядов, а также массы и спина их носителей. Таким образом, магнитный монополь существует лишь в составе взаимосвязанной неразделенной пары противоположных магнитных зарядов в структуре физического вакуума. Магнитный монополь, как индивидуальная частица вещества, не существует в природе.

4 4 Проблема нейтрино Проблема нейтрино – одна из наиболее сложных и загадочных проблем современной теоретической физики и космологии. Нейтрино практически не взаимодействует с веществом. Эта частица способна пролететь сквозь многомиллиардокилометровую толщу плотного вещества, подобного свинцу, не претерпевая никаких изменений в собственном состоянии. Нейтрино является стабильной элементарной частицей. У нейтрино отсутствует электрический заряд и магнитный момент. Эксперименты не обнаруживают у нейтрино массы. Установлено лишь, что нейтрино обладает собственным угловым моментом спином. Различают несколько видов нейтрино: электронное, мюонное и таонное нейтрино. Этим гипотетическим частицам соответствуют три античастицы. Нейтрино глобальная составная часть материального мира. Вся Вселенная пронизана нейтрино. Эта частица играет фундаментальную роль в процессах микромира и в космологических процессах. Но в то же время данного материального объекта как бы и не существует в реальности. Для регистрации фундаментальной составляющей материального мира приходится строить громоздкие и дорогостоящие приборные комплексы. При этом при анализе результатов измерений всякий раз возникают сомнения в достоверности интерпретации полученных сигналов как результата ядерных реакций с участием нейтрино. Гипотеза о существовании нейтрино, как материального вещественного объекта, несет в себе глубокое противоречие.

5 5 Открытие нейтрино произошло теоретическим путем с целью объяснить непрерывный спектр бета-частиц, наблюдаемый при радиоактивном распаде. Энергетический спектр бета-частиц выглядит как плавная кривая с максимумом вместо ожидаемого острого пика. Энергия бета-частиц принимает значения от нуля до некоторой максимальной величины и во всех случаях оказывается меньше, чем ожидается в соответствии с законом сохранения энергии. В 1930 г. Вольфганг Паули предположил, что что при бета-распаде вместе с электроном испускается некоторая нейтральная частица, обладающая спином, причем сумма энергий этой нейтральной частицы и электрона постоянна. Таким образом, законы сохранения энергии и импульса были сохранены, однако возникли непреодолимые затруднения в объяснении природы гипотетической нейтральной частицы, получившей название «нейтрино». Оберегая законы сохранения, физики нарушили важный принцип: Entia non sunt multiplicianda praeter necessitatem («Не должно множить сущности без необходимости»). Этот философский принцип был сформулирован в XIV веке Уильямом Оккамом. При объяснении какого-либо явления необходимо исходить в первую очередь из внутренних причин, обусловливающих это явление. И лишь в крайнем случае, когда возможности объяснения исчерпаны, допустимо вводить для объяснения новые сущности. Если посмотреть на современное состояние проблемы нейтрино без предубеждений, то мы можем констатировать тот безусловный факт, что нейтрино существует как материальная вещественная частица лишь в физических теориях и концепциях, построенных на гипотезе о существовании нейтрино. Эти теории и концепции, в свою очередь, лежат в основе всеобъемлющих теорий, описывающих природу элементарных частиц, энергетику звездных процессов, происхождение Вселенной. Таким образом, мы имеем логически замкнутый аксиоматический круг.

6 6 Проблема нейтрино с позиций пространственно-электромагнитной модели: Пространственно-электромагнитная модель материального континуума позволяет найти решение проблемы нейтрино, не нарушающее фундаментальный принцип Оккамы. Согласно данной модели, колебания электромагнитной компоненты структуры вакуума приводят к образованию электромагнитных волн, или фотонов, а колебания пространственной компоненты структуры вакуума приводят к образованию пространственных волн, или нейтрино. Таким образом, нейтрино следует рассматривать не как индивидуальную элементарную частицу, а как пространственную волну, образующуюся вследствие волновых процессов в физическом вакууме. В математической модели континуума такие колебания являются результатом осциллирования пространственного вектора. Процессы микромира протекают во взаимосвязанной системе «вещество – физический вакуум». Это необходимо учитывать при расчетах перераспределения энергии в протекающих процессах. Определенная часть энергии, которая, согласно результатам измерений, считается «исчезнувшей», или унесенной гипотетическими частицами, в действительности переходит в энергию пространственных волн и как бы растворяется в физическом вакууме. При рассмотрении бета-распада, распада нейтрона и других процессов микромира в системе «вещество физический вакуум» законы сохранения энергии и импульса не нарушаются во всех наблюдаемых случаях. Необходимость в гипотезе нейтрино, как индивидуальной вещественной частицы, полностью отпадает.

7 7 Кварки Гипотеза кварков отражает объективные особенности структуры физического вакуума: трехмерность его пространственной компоненты двухмерность его электромагнитной компоненты. По-видимому, именно этим обстоятельством объясняются успехи в использовании гипотезы кварков для построения теорий строения элементарных частиц и предсказания существования новых элементарных частиц. С формальной точки зрения кварки можно рассматривать как составляющие пространственного и электромагнитного векторов абсолютного осциллятора. Вопрос о том, являются кварки удобной математической конструкцией, или они существуют в реальности как материальные объекты, остается открытым.

8 8 Спектр масс адронов Пространственно-электромагнитная модель позволяет объяснить происхождение и структурную взаимосвязь элементарных частиц. Поскольку абсолютный осциллятор является «первоатомом» материального континуума, логичным будет предположение, что элементарные частицы, относящиеся к классу адронов, построены из таких «первоатомов». Следовательно, масса покоя всех элементарных частиц (за исключением электрона и позитрона) должна быть кратной скрытой инертной массе «первоатома». Число «первоатомов», образующих адрон (номер адрона), может быть рассчитано по формуле: N = M / M 0, (1) где M – масса адрона, МэВ/с 2 ; M e – масса «первоатома», МэВ/с 2 ; Относительное значение массы «первоатома» M 0(отн) равно M 0(отн) = M 0 / (2m e ) = 34 (2) где m e – масса электрона, МэВ/с 2. Соответственно, формула для расчета массы адрона имеет вид: M = 2m e M 0(отн) N (3) Расчетные значения массы покоя адронов согласуются с экспериментальными данными.

9 9 Наши публикации Астафуров В.И. Новая математическая модель вакуума и ее возможные физические приложения // Современная математика и математическое образование, проблемы истории и философии математики / Отв. ред. А.А.Артемов. – Тамбов: Изд-во Першина Р.В., С Georgieva M.I., Webb N.V. New mathematical model of a physical vacuum and its application to the problems of magnetic charges and of a neutrino: Paper // Intern. Conf. "MMCT-2008", Aug , 2008, Krasnoyarsk, Russia. – Астафуров В.И. Моделирование структурной взаимосвязи элементарных частиц // Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем: Сб. статей III межд. науч. конф. / Под ред. проф. И.В.Бойкова. – Пенза: Приволжский Дом знаний, С Астафуров В.И., Борисов В.А., Георгиева М.И. О природе нейтрино (философский и логико-математический подходы к проблеме) // Философские вопросы естественных, технических и гуманитарных наук: Сб. статей межд. науч. конф. – Вып. 4. – Т. 2. / Под ред. Е.В.Дегтярева, Д.А.Теплых. – Магнитогорск: МаГУ, – С