Проблемы квантовой хромодинамики
Кварковые модели и экспериментальные факты
«Законченная теория адронов и сильного взаимодействия между ними пока отсутствует, однако имеется теория, которая, не являясь ни законченной, ни общепризнанной, позволяет объяснить основные свойства адронов. Эта теория - квантовая хромодинамика, ... Возможно, что адроны являются как бы пузырьками кваркового газа в плотном вакууме, создаваемом флуктуациями глюонного поля.»
Физический энциклопедический словарь. СИЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
«... предполагается существование отрицательной плотности энергии вакуума внутри мешка, ...»
Математическая физика. Энциклопедия. КВАРКОВЫЙ МЕШОК.
«Адрон представляется как пузырь, удерживаемый внутренним движением почти свободных кварков и глюонов от схлопывания из-за внешнего давления вакуума. ... Модель мешков не является внутренне согласованной: из-за жесткой формы мешка в ней не соблюдается принцип причинности, ...»
Физическая энциклопедия. КВАРКОВЫЕ МОДЕЛИ.
Теория, в которой не соблюдается принцип причинности, является метафизической теорией.
«... кварки d, s, b с электрическим зарядом -1/3 ... Протон состоит из двух n-кварков и одного d-кварка ...»
Общий курс физики. Ядерная физика. Д.В.Сивухин. 1996. Ч.2. С.399.
Исследования по распределению электрических зарядов в нуклонах показали, что внутри протона нет объектов с отрицательными зарядами (d-кварков), т.е. нет распределения положительных и отрицательных зарядов, как в нейтроне; это является доказательством несостоятельности некоторых воображаемых теорий, несмотря на "жесткую форму мешка с цветными кварками и давление плотного вакуума на пузырь".
«Физики стоят на прочном фундаменте фактов, а не на сыпучем песке воображаемых гипотез.»
Э.Резерфорд.
«Исследования рассеяния электронов и гамма-квантов на протоне позволили найти пространственное распределение электрического заряда и магнитного момента протона ...»
Физическая энциклопедия. ПРОТОН.
«Электромагнитные свойства нейтрона определяются наличием у него магнитного момента, а также существующим внутри нейтрона распределением положительных и отрицательных зарядов и токов.»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
«Согласно эксперименту, распределение плотности магнитного момента нейтрона с точностью порядка нескольких процентов совпадает с распределением плотности электрического заряда протона ...»
Физическая энциклопедия. НЕЙТРОН.
Внутри нуклонов экспериментально обнаружено только распределение полей и токов, т.е. они имеют прозрачную полевую структуру, что является прямым доказательством полевой природы элементарных частиц.
«... нуклоны обладают сложной внутренней структурой, т.е. внутри них существуют электрические токи, ... Внутренняя электромагнитная структура нейтрона проявляется при рассеянии электронов высокой энергии на нейтроне ...»
Физический энциклопедический словарь. НЕЙТРОН.
Т.е. экспериментально обнаружена внутренняя электромагнитная структура нейтрона.
Большие группы резонансных частиц с разными свойствами состоят из одной комбинации кварков и, с точки зрения КХД, совершенно одинаковы.
Нет однозначности с кварковым составом, непонятно, как его вычислять по "умным" формулам; например, у h0-мезона шесть кварков в формулах, мало того, - три формулы кваркового состава:
(uu + dd - 2ss)/61/2
Физическая энциклопедия. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
uu, dd, ss
Физические величины (справочник). 1991. С.972.
с1(uu + dd) + с2(ss)
Субатомная физика. Б.С.Ишханов. 1994. С.206.
То ли вычитать и делить, то ли складывать и умножать? Также присутствие ss - скрытой странности противоречит экспериментальным фактам, т.е. формулы взяты "с потолка" ради "красоты" теории.
«Квантовые числа элементарных частиц разделяются на точные, т.е. сохраняющиеся во всех процессах, и неточные, которые в ряде процессов не сохраняются. Спин J - точное квантовое число.»
Физический энциклопедический словарь. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
«Между тем имеются барионы, составленные из трех одинаковых кварков с одинаковой ориентацией спина ...»
Физическая энциклопедия. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
Открытие W--гиперона показало, что "предсказания" КХД не совпадают с экспериментальными фактами. Тип с кварковым составом sss и одинаковой ориентацией спина, согласно КХД, должен иметь спин 3/2, а из всех реакций рождения и распада с участием W--гиперона видно, что его спин всегда равен 1/2.
Wc0-гиперон, имеет спин 1/2, распадается:
S+ + К- + К- + p+
X- + К- + p+ + p+
W- + p+
W- + p- + p+ + p+
Xc0-гиперон, имеет спин 1/2, распадается:
L0 + К0
X- + p+
X- + p+ + p+ + p-
W- + К+
W--гиперон распадается:
L0 + К-
X0 + p-
X- + p0
X- + p+ + p-
К- + протон ---> W- + К+ + К0
Реакции взяты из "Review of Particle Physics" (1996)
Т.е. при рассмотрении реакций с участием W--гиперона только в случае, если спин 1/2, проблем с сохранением спина ни в одной из реакций не возникает, поэтому экспериментально установлено, что при расчете реакций спин W--гиперона берется равным 1/2. В реакциях не наблюдается образование мезоатомов, т.е. дополнительные орбитальные моменты отсутствуют.
Данный пример показывает, что ради умозрительных представлений подменяются экспериментальные факты, т.е. имеет место подгонка фактов под КХД - идеализация теории. Например, в учебной литературе в большинстве случаев указано не экспериментально установленное значение спина W--гиперона 1/2, а то, которое необходимо для "красоты" КХД.
«... барионы состоят из трех кварков, мезоны - из кварка и антикварка.»
Физический энциклопедический словарь. КВАРКИ.
Согласно КХД, спины кварков в мезонах ориентированы антипараллельно, но так как кварки имеют электрические заряды, получается, суммарный спиновый магнитный момент двух кварков, например, для нейтральных мезонов не равен нулю, т.е., согласно КХД, они должны иметь магнитные моменты, что не соответствует эксперименту. Таким образом, мезоны не могут состоять из кварка и антикварка, так как в этом случае возникает противоречие с экспериментальными фактами.
«В кварковой модели спиновые магнитные моменты кварков пропорциональны их зарядам, ...»
Физическая энциклопедия. МАГНЕТИЗМ МИКРОЧАСТИЦ.
«... магнитный момент адронов определяется магнитными моментами составляющих его кварков.»
Сборник задач по физике элементарных частиц. Ю.П.Никитин. 1992. С.142.
Согласно КХД, частица глюон, переносящая цветовой заряд и, соответственно, обладающая энергией цветового поля, не имеет массы покоя. Противоречие: заряженная частица не может двигаться со скоростью света, так как она обладает потенциальной энергией поля и, соответственно, имеет массу (энергию) покоя.
«... эти поля, являясь "цветными", обладают "цветовым зарядом" ...»
Физический энциклопедический словарь. КВАНТОВАЯ ХРОМОДИНАМИКА.
Доводы в КХД и правдоподобность:
«Приводились доводы экспериментального и теоретического характера, согласно которым силы взаимодействия между кварками не ослабевают с расстоянием. Если это так, то для отделения их друг от друга требуются бесконечно большие энергии, при которых такое отделение делается невозможным. Все это - только предположения, ни в какой степени не претендующие на достоверность и даже правдоподобность.»
Общий курс физики. Ядерная физика. Д.В.Сивухин. 1996. Ч.2. С.404.
Т.е. все это - только вымысел, не претендующий на достоверность, - метафизика.
«Появился класс частиц (кварки, глюоны), которые принципиально не могут находиться в реальных состояниях ...»
Физическая энциклопедия. ВИРТУАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ.
Так как КХД на каждом шагу противоречит экспериментальным фактам, к "виртуальным кваркам" и "цветовым зарядам", видимо, надо относиться, так же как к гипотетическим "магнитным зарядам", существующим только в виде умозрительных представлений, но не носящим фундаментального характера.
«Магнитный заряд, вспомогательное понятие, вводимое при расчетах статических магнитных полей. Магнитный заряд, в отличие от электрических зарядов, реально не существует, ... но попытки обнаружить магнитные заряды продолжаются.»
Физический энциклопедический словарь. МАГНИТНЫЙ ЗАРЯД.
«Вместе с тем это еще не доказывает, что кварки существуют. Например, магнитная стрелка ведет себя так, как если бы на ее концах находились магнитные полюса. Фактически же никаких магнитных полюсов не существует и все сводится к токам ...»
«... кварки являются лишь вспомогательными образами (типа магнитных полюсов в электродинамике), пусть и удобными для описания различных явлений и свойств адронов, но не носящими фундаментального характера.»
«Осторожность в вопросе о существовании кварков и фундаментальности кварковой картины проявляют и физики, активно занимающиеся этой проблемой.»
«Не является ли более привлекательной картина, в которой адроны представляют собой сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами ...»
О физике и астрофизике. В.Л.Гинзбург. 1995. С.61.
Т.е. элементарные частицы - это сложные динамические системы, имеющие общие черты с атомами, где строение определяется боровскими орбитами.
Согласно волновой теории, элементарные частицы представляют собой орбитально-волновые системы, где на орбитах укладываются целые длины волн - боровские орбиты, как в атомах. Все силы взаимодействия в природе имеют полевое происхождение, а под действием полевых сил только орбитальное строение является устойчивым. Т.е. для устойчивости системы необходимо противодействие двух сил - полевой и центробежной. Таким образом, так же как не может быть материи без движения, - не существует устойчивых материальных образований без орбитального движения.
«... совокупность неподвижных частиц, взаимодействующих между собой с силой, обратно пропорциональной квадрату расстояния (притягивающихся или отталкивающихся), не может образовывать устойчивой равновесной системы.»
Физическая энциклопедия. ИРНШОУ ТЕОРЕМА.
Т.е., согласно теоремы Ирншоу, без центробежных сил, только за счет полевых сил, ни одна система не может быть устойчивой, поэтому материя на всех уровнях имеет орбитальное строение. Но в микромире при рассмотрении орбитальных систем необходимо учитывать проявление волновых свойств, например, синфазное движение волн на орбитах, их интерференцию и пр. Хотя орбитальное строение является естественным для материи, оно, не совпадая со сложившимися идеалистическими представлениями, во все времена воспринималось с трудом.
«... стационарными являются лишь те орбиты, на которых укладывается целое число волн ...»
Физика. В.Ф.Дмитриева. 2001. С.357.
«... полное теоретическое понимание механизма образования адронов из кварков в настоящее время отсутствует.»
Математическая физика. Энциклопедия. КВАРКОВАЯ МОДЕЛЬ.
«В целом проблема построения последовательной кварковой модели не решена.»
Физическая энциклопедия. КВАРКОВЫЕ МОДЕЛИ.
Т.е. теорию нельзя считать последовательной и законченной, если не учитываются многочисленные факты, которым она противоречит.
«Накоплен огромный экспериментальный материал по взаимодействиям и превращениям элементарных частиц. Произвести же теоретическое обобщение всего этого материала с единой точки зрения пока не удается. Остается нерешенной проблема определения спектра масс элементарных частиц.»
Физическая энциклопедия. ФИЗИКА.
«Принято считать, что масса элементарной частицы определяется полями, которые с ней связаны. Однако количественная теория массы еще не создана. Не существует также теории, объясняющей, почему массы элементарных частиц образуют дискретный спектр значений, и тем более позволяющей определить этот спектр.»
Физический энциклопедический словарь. МАССА.
Исходя из квантовых представлений о полевой природе элементарных частиц, обобщив экспериментальные материалы по их взаимопревращениям, в рамках волновой теории удалось последовательно, с единой точки зрения объяснить свойства и решить проблему определения спектра масс элементарных частиц.
«Выявление определенной степени единства вещества и поля привело к углублению представлений о структуре материи.»
Физическая энциклопедия. ВЕЩЕСТВО.
Список литературы
Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.comail.ru:8081/