Кварки и приливная волна (гипотеза)

Статья опубликована в №92 (апрель) 2021
Разделы: Физика
Размещена 03.04.2021. Последняя правка: 01.05.2021.
Просмотров — 530

УДК 53.02

Введение

В квантовой хромодинамике (КХД) предполагается, что нуклоны состоят из кварков, которые обладают определенными свойствами и наделяют этими свойствами нуклоны [1, c.380]. При исследовании свойств приливных волн, автор столкнулся с тем, что свойствами, которые приписываются кваркам могут обладать приливные волны, возникающие в нуклонах при их вращении. В энциклопедии Wikipedia [4] поставлены вопросы КХД, на которые пока нет ответа:

1. почему ровно три цвета?
2. почему ровно три поколения кварков?
3. случайно ли совпадение числа цветов и числа поколений?
4. случайно ли совпадение этого числа с размерностью пространства в нашем мире?
5. откуда берётся такой разброс в массах кварков?
6. из чего состоят кварки?
7. как кварки складываются в адроны?

Актуальность

В настоящее время нет единого взгляда на взаимодействия, которые происходят в микромире. Автор предполагает, что устранить разногласие можно, если принять, что кварки являются приливными волнами на поверхностях кернов вращающихся нуклонов.

Цели, задачи

Целью статьи является доказательство приливного происхождения кварков. Задачей является создание модели внутренних взаимодействий в атомах, попутно ответив на вопросы, поставленные КХД

Научная новизна

При анализе взаимодействий в микромире применен закон «Взаимодействие вращающихся тел» [5] и «Теория приливной волны» [6], предложенные автором и прошедшие проверку при анализе взаимодействия в макромире на примере взаимодействия Земли и Солнца.

Автор предполагает, что ядро атома представляет из себя пространственную спираль из пар нуклонов, подобную спирали ДНК в живой природе. Для краткости ее можно назвать спиралью КХД. Фрагмент пространственной спирали ядра атома представлен на  (рис.1). Пары нуклонов в спирали располагаются в соответствии со своими энергетическими возможностями. Внутри спирали энергии больше, чем снаружи. При поступлении энергии спираль сворачивается, а при расходе энергии-распускается.
В пользу этой гипотезы свидетельствует явление «насыщения», которое заключается в том, что взаимодействие нуклона осуществляется с ограниченным количеством нуклонов, а не со всеми нуклонами ядра атома.

 

Рис.1 Фрагмент пространственной спирали ядра атома

Основное явление, которое сразу же привлекает внимание при анализе — это три кварка и три антикварка внутри нуклона.

Приливные волны представляют из себя смещение массы, направленное в сторону взаимодействующего нуклона. На (рис.2) представлен разрез нуклона в месте образования приливных волн. Приливная волна (1) возникает в районе сильного взаимодействия с другим нуклоном пары и воспринимается как кварк с большим зарядом. На теневой стороне возникает меньшая волна, воспринимаемая как антикварк (1¹). В районах слабого взаимодействия возникают  две приливные волны (2) и две приливные волны(2¹ ), воспринимаемые как кварки и антикварки на поверхности керна (4). Сам керн состоит из слоев (3), вращающихся в противоположных направлениях и находящихся в режиме сильного взаимодействия между слоями.

                                                                                          Рис. 2 Разрез нуклона в местах образования приливных волн 
Для расчета действующего на тело (2) приливного ускорения (W₂) в гравитационном поле тела (1) применяется формула (1), приведенная в [5]

W₂ =2G₁*M₁[ R₁*ω₁* sin (ω₁* t+ φ₁) — R₂*ω₂*sin(ω₂* t+ φ₂)]/ R^3 (1)

G1 -гравитационная постоянная при первой производной (определяется опытным путем);
М₁,M₂ -массы  тел;
R — расстояние между телами;

ω₁, ω₂ — угловые скорости вращения;
φ₁, φ₂ — начальные углы вращения;
R₁, R₂ — радиусы  тел;

t – время;

При вращении нуклона в ядре, могут возникнуть три основные приливные волны на освещенной стороне (кварки) и три дополнительные (анти-кварки) на теневой стороне. Первая и самая мощная приливная волна возникает от сильного гравитационного взаимодействия с другим нуклоном пары (рис.3). Вращение нуклонов происходит в разные стороны. Приливная волна носит обратимый характер и может менять направление передачи энергии (цвет в КХД) и возникает в месте максимального сближения кернов нуклонов. Предполагается, что в этом месте находится и наибольшая плотность электрона.
В месте  появления приливной волны происходит смещение массы в направлении на взаимодействующий нуклон.  Это смещение массы аналогично заряду и пропорционально ему. Смещение массы идет по двум ординатам: по направлению вращения (магнитная составляющая) и радиально (электрическая составляющая), ортогональных к направлению на взаимодействующий нуклон (вектор Умова-Пойнтинга). Вектор  выражает гравитационную напряженность единого поля. При уменьшении расстояния между нуклонами возрастает прецессионное движение нуклонов и возрастает величина электрической составляющей приливной волны и наблюдается уменьшение магнитной составляющей, что характерно для взаимодействия кварков в КХД.

Приливной волной нуклоны передают энергию друг другу или взаимно раскручиваясь с уменьшением расстояния или взаимно тормозя друг друга при увеличении расстояния. Приливная волна при сильном взаимодействии не допускает значительного снижение энергии вращения одного нуклона относительно другого, так как в таком случае менее скоростной нуклон будет раскручиваться более скоростным. По той же самой причине они не могут односторонне повысить обороты, так как более скоростной нуклон будет тормозиться менее скоростным. Отличительной чертой сильного взаимодействия является симметрия перемещения относительно общего центра, так как действующие на нуклоны ускорения направлены в разные стороны. По величине ускорения не равны, так как взаимодействие происходит относительно физического вакуума и симметрия является кажущейся. Более скоростной нуклон увлекает менее скоростной нуклон в свою сторону.

 

Рис.3 Схема сильного взаимодействия.

В процессе прецессионного движения центры приливных волн описывают на поверхности нуклонов эллипсы, оси которых определяются магнитными и электрическими составляющими единого поля, а массы приливных волн и связанные с ними расстояния до соседних нуклонов определяется величиной гравитационных составляющих.

Две другие приливные волны возникают при взаимодействии с двумя соседними нуклонами из других пар спирали ядра атома (рис.4). Приливные волны возникают от слабого гравитационного взаимодействия, так как нуклоны вращаются в одну сторону.

 

Рис.4 Схема слабого взаимодействия нуклонов.

При слабом взаимодействии вращающиеся нуклоны находятся на орбитах относительно друг друга, вращаясь в одном направлении. Уменьшение скорости вращения нуклона (2) вызывает его подъем по орбите (закон Кеплера) относительно нуклона (1). Из-за уменьшившейся скорости, уменьшается отталкивающая приливная сила и начинает преобладать сила всемирного притяжения. Приливные ускорения зависят не от обратного квадрата расстояния, а обратного куба и убывают быстрей силы взаимного притяжения. Нуклон (2) начинает падать на другой нуклон (1) с увеличивающейся скоростью, при этом растет отталкивающая сила. В результате тела образуют в абсолютном движении в физическом вакууме спираль, а в относительном движении прецессионное колебание по орбите около средней орбиты, определяемой законом И. Ньютона. Отклонения от средней орбиты определяются приливными силами, определяемыми по ускорениям, вычисленным по формуле (1). Отличительной чертой слабого взаимодействия является отсутствие симметрии перемещения относительно общего центра, так как действующие на нуклоны ускорения направлены в одну сторону. Более скоростной нуклон увлекает менее скоростной нуклон в свою сторону. Такое возможно, потому что нуклоны взаимодействуют не между собой, а с физическим вакуумом и ускорения нуклонов по величине имеют одинаковое направление но разное значение.

На рис.5, а) изображена диаграмма Фейнмана, которая поясняет взаимодействие кварков с помощью глюонов. Кварки обмениваются глюонами и меняют направление своего движения.

 

Рис.5, а) -диаграмма Фейнмана для КХД, рис.1, b) диаграмма для «теории приливной волны».

Взаимодействия кварков внутри нуклонов в «теории приливной волны» происходит как образование приливных волн на поверхности тел в соответствии с общими законами гидродинамики, подобно тому как происходит образование приливных волн на поверхности Земли при ее вращениив в гравитационных полях Солнца и Луны.

Из формулы (1) видно, что при разном направлении (-ω2 ) вращения нуклонов их ускорения максимальны. Снижение кинетической энергии любого нуклона вызывает уменьшение его приливной притягивающей силы, что равнозначно появлению отталкивающей силы. Увеличивающаяся скорость вызывает увеличение силы притяжения. Таким образом работает сильное взаимодействие с взаимным торможением с увеличением дистанции. Пример такого движения изображен на рис.5, b). Сила трения приливной волны (Ff) имеет проекции (Fb) — сила торможения и (Fp)- сила отталкивания.Такой режим характерен для большинства атомов вселенной, которые энергию расходуют. Альтернативный режим с взаимным раскручиванием с уменьшением дистанции характерен для процесса пополнения энергии, например при нахождении нуклонов в составе звезд при больших давлениях и температурах, и наблюдается значительно реже, так как общая энергия материи вселенной уменьшается.

Взаимодействие с нуклоном, который обладают большей энергией осуществляется ведомой приливной волной (S), а взаимодействие с нуклоном, который обладают меньшей энергией осуществляется ведущей приливной волной (M). При слабом взаимодействии вращение нуклонов происходит в одну сторону (+ω₂). Разница в приливных волнах (М) и (S) в направлении передачи энергии, что выражается в смещении центра масс нуклонов в сторону передачи энергии, что воспринимается как гравитационная напряженность, которой соответствует определенный заряд электрического поля и индукция магнитного поля. Велична и знак заряда и магнитной индукции определяет положение приливной волны (кварка) на поверхности нуклона и определяет разницу кварков по цвету. Приливная волна имеет две составляющие: на освещенной стороне и на теневой стороне, которая воспринимается как анти-кварк.

В источниках [2, с.332], [3] отмечаются такая особенность взаимодействия кварков, как «конфайнмент (от англ.Confinement — удержание «цвета»)— явление в физике элементарных частиц, состоящее в невозможности получения кварков в свободном состоянии, поскольку в экспериментах наблюдаются только агрегаты кварков, состоящие из двух, трёх, четырёх и пяти кварков. Тем не менее, имеются веские указания в пользу того, что сами кварки существуют: кварки хорошо описывают систематику элементарных частиц и наблюдаются внутри них в качестве партонов.»

Кварки в стандартной модели взаимодействуют при помощи глюонов, которые также испытывают конфайнмент.

При рассмотрении явления конфайнмента [3]  приливных волн не возникает никаких вопросов. Приливная волна существует только на массивных телах и только в присутствии других массивных тел. Отдельно от этих тел она существовать не может. Сильное и слабое гравитационные взаимодействия в КХД передается глюонами, а в «Теории приливной волны» осуществляется приливными гравитационными волнами, которые также подвержены конфайнменту, подобно глюонам.

Ответить на вопросы, поставленные КХД автор может следующим образом:

1. Есть три пары кварков, различающихся по величине передаваемого заряда; одного сильного и двух слабых взаимодействий и каждый кварк может принимать различный цвет по направлению передачи энергии ; ведущий или ведомый.
2. Три поколения кварков существуют только потому, что возросла энергия ускорителей и возросла масса материи  выбиваемой из нуклонов при экспериментах.
3. Три поколения и три цвета -это случайное совпадение. По величине заряда можно выделить заряды сильного и слабого взаимодействия, ведущего и ведомого кварков.
4. Есть три ортогональные оси напряженностей единого поля: гравитационного, магнитного и электрического.
5. Разброс в массах кварков происходит из-за роста энергии ускорителей, которые выбивают из нуклонов более глубинные слои, обладающие и большей плотностью и большей энергией.
6. Кварки представляют из себя деформацию слоев нуклонов в виде приливной волны и находятся в месте пучностей интерференционной картины гравитационных волн. Кварк представляет стоячую приливную волну, но имеющую движение по поверхности нуклона в соответствии с изменяющимся соотношением магнитных и электрических полей взаимодействующих нуклонов. Соотношение магнитного поля и электрического поля в самом кварке меняется в зависимости от дистанции до другого взаимодействующего кварка, то есть оно зависит от гравитационной составляющей поля, которая усиливает прецессионное движение при уменьшении расстояния. «Полюс гироскопа » при этом идет к «полюсу силы» кратчайшим путем, что является одним из основных свойств гироскопов. Прецессионное движение изменяет соотношение магнитной (тангенциальной) и электрической (радиальной) составляющих, находящихся в синусно-косинусной зависимости от угла прецессии.

7. Адрон не состоит из кварков и не может быть разделен на кварки. Выделить кварк из адрона возможно. Решение задачи аналогично выделению приливной волны на поверхности Земли в отдельную структуру. Вопрос лишь в целесообразности действия. Известны случаи использования приливной волны в народном хозяйстве в виде приливных электростанций (Кислогубская ПЭС) и доковых операций.

Заключение

Приливные волны, возникающие в нуклонах атомов обладают свойствами сходными со свойствами приписываемым кваркам и возможно, что кварки и являются приливными волнами. Выделить их из нуклонов не представляется целесообразным, так как они являются результатом интерференции гравитационных волн.

 

1. Иоффе Б.Л . Физика элементарных частиц: квантовая хромодинамика., в 2 т. , Том 3; учеб. Пособие для вузов, Издательство Юрайт, 2018—408 с.
2, Е.И. Бутиков ,А.С. Кондратьев, Физика: Учеб. Пособие, Книга 3, Строение и свойства вещества,- М.: Физматиздат, 2004. — 336 с.
3.Дьяконов Д. И. Конфайнмент. // Большая российская энциклопедия. Электронная версия (2016); https://bigenc.ru/physics/text/2093842 Дата обращения: 04.03.2021
4. Wikipedia, [Электронный ресурс], Режим доступа URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Нерешённые_проблемы_современной_физики#Квантовая_гравитация,_космология,_общая_теория_относительности. (Дата обращения: 30.03.2021)
5. Нечаев А.В. Взаимодействие вращающихся тел. [Электронный ресурс] URL: SCI-ARTICLE.RU № 53(июль) 2020 г. , Режим доступа URL:http://sci-article.ru/stat.php?i=1601963571, (Дата обращения 27.09.2020);
6. Нечаев А.В., Теория приливной волны, [Электронный ресурс], Режим доступа URL: http://vprikusku.com/prilivnaya-volna/teoriya-prilivnoj-volny.html (дата обращения 19.01.2021)