Теория массы элементарной частицы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Теория массы элементарной частицы

ВВЕДЕНИЕ

протон электрон излучение фотоэффект

Ни одна из физических теорий не предсказала существование в Природе стабильных элементарных частиц. Все известные стабильные частицы и их системы определялись по результатам экспериментов. С введением в теорию электродинамики энергию стабилизации вихревых полей по Принципу Наименьшего Действия рассчитываются параметры элементарных частиц в процессе «стороннего воздействия» на фотон.

«Природа массы - одна из важнейших еще не решенных задач физики. Принято считать, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны (электромагнитными, и др.). Однако количественная теория массы еще не создана. Не существует так же теории, объясняющей, почему массы элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.» [1.стр.393].

1. ДОПОЛНЕНИЕ К ЭЛЕКТРОДИНАМИКЕ

В экспериментальной и теоретической формулировке превращения фотона в пару друг от друга удаляющихся частиц не учитывается стороннего действия на фотон.

По теории Максвелла [1.стр.206] «изменяющееся во времени электрическое поле порождает магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле порождает вихревое электрическое поле ». Классическая электродинамика признает существование вихревых (вращающихся) полей.

С движущейся частицей связано магнитное поле [2.стр.266], где - соотношение скорости частицы к скорости света. Возникновение движения частицы есть результат стороннего воздействия на частицу.

В предлагаемой теории учитывается энергия стороннего воздействия на фотон:

(1)

где - полная энергия системы, - энергия фотона, - энергия стороннего воздействия.

Выразим энергию соотношением:

,

где обозначим

.

Теперь энергия фотона равна:

,

где для краткости формул .

Для стабилизации возбужденных сторонним воздействием вихревых полей фотона требуется энергия стабилизации. Следовательно, энергия стабилизированных вихревых полей фотона содержит две формы - энергию вихревых полей фотона и энергию их стабилизации:

(2)

Если полная энергия системы равна , то энергия фотона имеет вид:

,

и энергия стабилизации выражается в виде: .

Теперь полная энергия системы представляется в трех формах:

(3)

где .

- энергия отдельна от стабильных частиц и, сл., способна излучится по окончании процесса порцией энергии. - энергия отличается от кинетической энергии в электродинамике физическим содержанием соотношения , которое у нас зависит от энергии стороннего воздействия и энергии максимальной системы, а в электродинамической теории - от скорости движения объекта (результата стороннего воздействия) и максимальной его скорости - скорости света. Мы считаем, что физический смысл этих соотношений идентичен.

2. ОБРАЗОВАНИЕ СТАБИЛЬНЫХ ЧАСТИЦ

С применением теории фотоэффекта:

, (4)

количество энергии электромагнитного поля, или его частей и форм определяется через функцию скорости от количества кинетической энергии стабилизированных вихревых полей системы, и обратно, по известному численному значению энергии поля или его частей и форм определяется количество их кинетической энергии.

Левую часть равенства выразим в зависимости от энергии стабилизированных полей в виде:

(4а)

После сокращения равенства на Е0, видно, что численное значение левой части показывает в правой части соотношение энергии стабилизации к энергии фотона в системе, что определяет численное значение в, которое, при известном количестве энергии стабилизации с применением Принципа Наименьшего Действия, определяет окончание процесса интеграции системы. Нашей целью является определение этого количества энергии стабилизации.

При образовании двух стабильных частиц от фотона необходимо условие <, которое запрещает образование дополнительных частиц и в верхнем пределе устанавливает равенство энергий стабилизации и вихревых полей.

При этом условии процесс происходит по принципу наименьшего действия в интервале соотношений (). Проинтегрируем в этом интервале функцию Лагранжа [2.стр.96.]:

(5)

(Вычисления проводятся с удовлетворяющей нас точностью значения после запятой). Здесь - энергия стабильных вращений в паре частиц. - полная энергия системы с применением (4а). Энергия стабилизации - энергия потенциальная.

Электрическая часть от электромагнитной энергии (5) равна:

=, (6)

где находится с применением (4а) от значения (5):

. (7)

Количество энергии стабилизации в процессе определим с применением (4а) от энергии электрической части

. (8)

Эта энергия равна:

. (9)

Отсюда найдем соотношение , которое показывает состояние системы, в которой по Принципу Наименьшего Действия происходит образование стабильных частиц. Это соотношение определяется от значения (9) с применением (4а):

(10)

Стабилизация каждого из четырех вихревых полей в паре частиц оценивается соотношением:

. (11)

Каждое вихревое поле имеет свой радиус вращения. Соотношение собственных параметров для движущейся частицы составим в виде . Откуда соотношение ее радиусов равно . Где - радиус вращения магнитного поля, - радиус вращения электрического поля.

Так как магнитные и электрические поля ортогональны друг к другу, здесь будем рассматривать пространственную модель их вихревых полей в форме тора. Инерционную массу замкнутых друг на друга вихревых полей определим от половины сечения тора по круговому кольцу. (Аналогия с электрическим током по кольцу провода, окруженного магнитным полем):

(12)

где - коэффициент размерности в системе СГС равен .

Для одной частицы вихревое магнитное поле по магнитному радиусу устанавливается стабилизированным по Принципу Наименьшего Действия вихревым электрическим полем:

(13)

С подстановкой из (12) и соотношений для радиусов и характеристик полей, найдем радиус вращения магнитного поля:

, (14)

где - постоянная Планка - наименьшее действие в процессе.

Радиус вращения электрического поля равен:

. (15)

Теперь стабильная масса (12) имеет значение:

, (16)

что равно массе покоя протона.

В системе двух протонов остаточная энергия от электрической части системы, в расчете на протон с энергией покоя , равна:

(17)

что удовлетворительно совпадает с энергией связи в дейтроне на нейтрон.

Если стабилизация частицы вихревым электрическим полем не происходит, будем искать стабилизацию вихревым магнитным полем.

По принципу аддитивности энергии с одной частицей связано половина энергии пары. Так, половина электрической части равна:

(18)

Здесь и далее - энергия стабильных вращений полей одной частицы.

Проинтегрируем энергию (18) по (5) на интервале скоростей , где верхний предел находится с применением (4а) из равенства:

. (19)

В этих пределах интегрирование показывает энергию:

(20)

Энергия стабилизации на этом уровне имеет значение:

, (21)

для которой, с применением (4а), найдем , что оценивает энергию стабилизации в системе и равно Постоянной Тонкой Структуры.

Вихревое электрическое поле по электрическому радиусу устанавливается стабилизированным по Принципу Наименьшего Действия магнитным полем:

(22)

Подставляя сюда (12) и соотношения радиусов и характеристик полей, получим радиусы и :

, . (23)

Масса частицы имеет значение:

. (24)

что равно массе электрона.

Остаточную энергию на один электрон, которая способна излучиться, найдем аналогично (17) равной:

 (25)

Такой энергии соответствует температура, определяемая равенством

, (26)

где - постоянная Больцмана.

Отсюда, температура излучения кинетической энергии электроном равна:

, (27)

что равно температуре «Реликтового» излучения.

Энергия стабилизации (21) для электрона имеет значение:

(28)

Превышение такой энергии - (энергия ионизации) дестабилизирует электрон в системе атома водорода.

Пусть электрон из «бесконечности» приближается к протону. Из условия стабильного состояния системы определим соотношение:

; (29)

Энергия вращающегося электрона около протона равна сумме энергии стабилизации и кинетической энергии его вращения:

 (30)

Полная энергия системы протон-электрон определяется как сумма энергий покоя этих частиц и энергии :

(31)

что показывает энергию нейтрона.

4. К ТЕОРИИ ФОТОЭФФЕКТА

При фотоэффекте, например на свободном электроне, вся энергия () и импульс () фотона передаются электрону. Признанная теория на основании законов сохранения энергии и импульса записывается так:

(32)

(33)

После умножения равенства (33) на скорость света и сравнения правых частей этих равенств, при равных левых частях, имеем неравенство:

(34)

Отсюда делается вывод о не соблюдении законов сохранения энергии и импульса.

Согласно теории электродинамики фотон имеет три вектора друг к другу перпендикулярных - вектор характеристики электрического поля, вектор характеристики магнитного поля и вектор направления движения. Такие же векторы имеют и движущиеся стабильные частицы. Абсолютное значение собственного импульса покоящегося электрона составляют импульсы компонент от его электромагнитного поля.

В начале процесса столкновения фотона с электроном имеем импульс

() фотона и собственный импульс () вихревых полей покоящегося электрона, в котором вращения вихревых полей происходят со скоростью света. В окончании процесса импульс () поступательного движения электрона перпендикулярен к его собственному импульсу. То есть, имеем абсолютное значение импульса компонент () и ():

(35)

Умножая обе части равенства на скорость света и вычитая энергию покоя электрона (), получим:

(36)

Из равенств (32), (35) и (36) приходим к выводу: при фотоэффекте законы сохранения энергии и импульса соблюдаются.

5. «ТЕМНАЯ» ЭНЕРГИЯ И «ТЕМНАЯ» МАТЕРИЯ.

В системе нейтрона современными приборами (технологиями) определяются только энергии протона, электрона, кинетическая энергия электрона и полная энергия системы. В системах атомных, космических и др. современными технологиями энергия стабилизации не определяется, т.е. является в системе «темной».

«Темная» материя - это не стабильные инерционные вихревые поля, которые постоянно образуются во Вселенной и, по причине своей нестабильности, возвращаются в первоначальное состояние - однородное, изотропное электрическое поле - «эфир», от которого, по теории Максвелла, «порождается магнитное поле и т.д.».

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Только две стабильные элементарные частицы (протон, электрон) образуются по причине существования у фотона только двух характеристик и с применением Принципа Наименьшего Действия. Системы только из этих двух стабильных частиц составляют «видимую» материю. Постоянная Тонкой Структуры определяет энергию стабилизации системы, в которой образуются электроны. Число квантов «Реликтового» излучения во Вселенной равно числу образовавшихся в ней электронов. Неопределимость количества «темной энергии-материи» - не способность измерения их современными технологиями.

Наши вычисления значений величин чисто теоретические и нельзя требовать полного совпадения с их значениями, полученными по результатам экспериментов, не защищенных от воздействия гравитационных, электромагнитных и каких-либо других помех.

Каждая новая теория выставляет новые вопросы. Автор с интересом ознакомится с другими интерпретациями представленных здесь вычислений.

ЛИТЕРАТУРА

1. Физический энциклопедический словарь. Москва, научное издательство «Большая Российская энциклопедия». 1995г.

2. Фейнмановские лекции по физике. Электродинамика. Т.6. Москва 1977г.

Размещено на Allbest.ru

...