Спектр масс элементарных частиц, связь микро и макро масштабов, соотношение космических энергий (стр. 1 из 4)

Михаил Карпов

В данной статье излагается новая гипотеза, касающаяся принципов организации (структурирования) материи. На основании новых закономерностей теоретически получены значения масс некоторых известных элементарных частиц, а также новых, ранее не известных. Данная гипотеза позволяет связать воедино мир микрочастиц и такие космологические субстанции, как темная энергия и темная материя.

Введение

До недавнего времени считалось, что здание современной физики уже практически завершено. Остались лишь небольшие штрихи и дальнейшее развитие, как бы ожидает тупик. Однако, ряд последних астрономических исследований обнаружил, что картина мироздания не совсем ясна, а точнее, не укладывается в рамки прежних представлений. К этим астрономическим наблюдениям, прежде всего, относится обнаружение факта ускоренного расширения Вселенной за сет воздействия отрицательного давления вакуума или темной энергии (“квинтэссенции”). Кроме того, во Вселенной присутствует также невидимая темная материя, окружающая галактики, состав которой неизвестен. И лишь небольшая часть массы Вселенной приходится на обычное барионное вещество, образующее звезды.

Более того, даже в солнечной системе существует “нечто”, что затормозило космические зонды “Пионер”, запущенные в 70-х годах, и не позволило им покинуть пределы Солнечной системы.

Все эти и многие другие факты заставляют вновь задуматься над вечными вопросами, что же такое есть вещество, а что такое пространство? Каким образом связаны друг с другом две неразрывные части единого Целого – мир микрочастиц и макромасштабов? Какова роль гравитации и как она связана с остальными взаимодействиями? Очевидно, что такая взаимосвязь обязательно должна существовать. Всем этим вопросам и посвящена данная статья.

1. Элементарный заряд и спектр масс элементарных частиц или почему -мезон в 207 раз тяжелее электрона

Окружающая нас природа едина и закономерности, управляющие миром микрочастиц, неразрывно связаны с законами формирования и развития макроструктур материи и Вселенной в целом. Тяготение, как физическое поле, также не стоит особняком от сил и зарядов микромира, а, является фундаментом, на основе которого, наряду с инерцией, формируются все остальные взаимодействия.

Электрон – фундаментальная и стабильная частица, обладающая элементарным электрическим зарядом. Представим электрон как “систему” из виртуальной планковской частицы, обладающей спином h и размером

, и виртуальной частицы m, “движущейся” радиально в масштабе r во вращающемся поле тяготения планковской массы.

Предположим, что энергия электрического заряда электрона равна

. (1)

Это выражение, записанное несколько иначе, чем-то напоминает условие квантования боровских орбит:

и

.

Выразим из него r, учитывая значение rпл :

. (2)

Если придать массе виртуальных частиц m квантовые значения

, где m0 – масса самой тяжелой (после mпл) частицы, а n = 0, 1, 2,…, 12, получим

. (3)

Таблица 1

n	1	2	3	4
mнабл.(me)	1.4	3.8	20	207
mвирт.(me)	2.6× 1020	1.3× 1019	8.6× 1016	7.8× 1013
lвирт.(см)	10-31	10-30	10-27	10-24
2rn(см)	2× 10-31	5× 10-31	2× 10-30	2× 10-29

n	5	6	7	8
mнабл.(me)	4160	162700	1.2× 107	1.8× 109
mвирт.(me)	1010	162700	3.6× 10-1	1.1× 10-7
lвирт.(см)	10-20	10-16	10-10	10-4
2rn(см)	4× 10-28	2× 10-26	3× 10-24	4.5× 10-22

n	9	10	11	12
mнабл.(me)	5.3× 1011	3× 1014	3.3× 1017	7× 1020
mвирт.(me)	4.6× 10-15	2.6× 10-23	2× 10-32	2× 10-42
lвирт.(см)	104	1012¸ 1013	1021¸ 1022	1031
2rn(см)	1.5× 10-19	10-16	10-13	2.4× 10-10

Предположим, что наблюдаемая масса частицы связана с этим размером простым соотношением

mнабл = kr,

где k – константа.

Допустим, что при n = 0, mвирт = m0 эта частица – электрон. Его размер равен r0 ~ 10-31 см (не надо путать его с “классическим” радиусом электрона). Подставляя в (3) n = 0, 1, 2, …, 12, мы получим безразмерные отношения

или, как сказано ранее,

. Расположим получаемые отношения в виде таблицы 1 (первая строка).

Таким образом, массы наблюдаемых частиц растут до

7× 1020 me ~ 3.5× 1017Гэв (n =12).

При n = 13 масса частиц превышает массу Планка (1.2× 1019Гэв).

Приняв эту массу за m0 в (3), вычислим вторую строку таблицы. В третьей строке – размер виртуальной частицы (длина волны), соответствующий ее массе. В четвертой строке вычисляем удвоенный “радиус” (3). При больших n длина волны виртуальных частиц огромна, однако не стоит забывать, что в “составе” наблюдаемых частиц они находятся в “связанном”, а в не свободном виде.

Вернемся к наблюдаемым частицам. Итак, при

n = 1,		n = 4,
n = 2,		n = 5,
n = 3,		n = 6,

При n = 4, 5, 6 эти соотношения с определенной погрешностью напоминают массы m - мезона, t - мезона и w- бозона, выраженные в массах электрона.

Масса реального t - лептона меньше массы состояния (4160) на величину массы (или равной ей энергии связи) двух виртуальных p - мезонов, являющихся продуктом распада t - лептона, наряду с n t . То есть часть энергии этого со стояния идет на энергию связи двух p - мезонов.

Адроны или сильновзаимодействующие частицы можно представить, как производные m , t и w состояний:

m - адроны	t - адроны	w - адроны

где d(1,4), u(3,8), S(1,4х3,8) – уровни.

Таблица 2

n	0	1	2	3	4	5	6	Примечания
	e	d	u	c	m	t	w
e-	+	-	-	-	-	-	-
m -	+	-	-	-	+	-	-
t -	+	-	-	-	-	+	-
p -	+	+	-	-	+	-	-	¯ S
	-	-	+	-	+	-	-
p+	+	+	-	-	+	-	-	d
	-	-	+	-	+	-	-	u ¯ S
	-	-	+	-	+	-	-	u
n0	+	+	-	-	+	-	-	d
	+	+	-	-	+	-	-	d ¯ S
	-	-	+	-	+	-	-	u
K -	+	+	+	-	+	-	-	¯ S
	-	-	+	-	+	-	-
J/Y	+	+	-	-	-	+	-
	+	+	-	-	-	+	-
g	+	+	+	-	-	+	-
	+	+	+	-	-	+	-
W -	+	-	-	-	-	-	+	S
	-	-	-	-	-	-	+
z0.	+	-	-	-	-	-	+	S
	+	-	-	-	-	-	+
	+	+	+	-	-	-	+
	+	+	+	-	-	-	+

Масса g -мезона и J/Y -мезона соотносятся так же как и массы К и p -мезонов.

.

Также соотносятся и массы соответствующих b и c-кварков:

.

Таким образом, можно предположить, что J/Y частица (или

) есть t состояние p -мезона, а g - частица (или ) есть t состояние K- мезона. D и B-мезоны – есть комбинации соответствующих c и b кварков с кваркими m - состояния.

Из табл. 1 видно, что при n = 6 масса виртуальной частицы равна массе наблюдаемой. Масса виртуальной частицы при n = 0 равна массе наблюдаемой при n = 12 (7× 1020 me). Эти частицы (n = 6, n = 12) являются соответственно W и X – бозонами. t-кварк представляетW- состояние K- мезона. W – состояние p - мезона, так же как и состояния с n = 3 в виде частиц не реализуются.