наверх

Лекция №5

Симметрия элементарных частиц

Продолжим рассмотрение законов строения нашей с вами Вселенной, нашего с вами Мира. В прошлый раз мы рассмотрели принцип развертывания протоматерии, которую пока что мы постулировали, то, что она существует, то, что она признается многими, вроде бы есть доказательства физические. Но мы должны будем ее вывести еще со временем, во всяком случае, те закономерности вот этого мира, которые существуют, вполне вписываются в предложенный критерий. Следовательно, возникает вещество, энергии управления, пространство и энергии движения, которые в свою очередь эволюционируют. И вот сегодня мы рассмотрим принцип такой эволюции вещественной составляющей, затем мы перейдем к энергиям управления, но это позже.

Итак, принцип эволюции вещественной составляющей. Разумеется, что как только вещество, то, прежде всего кирпичики мироздания – элементарные частицы. Подчиняются ли они этим принципам, или они никак с ними не связаны? Даже беговой проброс данных об элементарных частицах сразу показывает, и физики их собственно делят таким же образом, что они распадаются на целый ряд совокупностей, и, конечно, для них были придуманы принципы симметрии. Т.е. принципы взаимосвязей и взаимоотношений, все это называлось унитарными симметриями, они усложнялись, сначала 3-мерные, затем более сложные, все эти симметрии пытались свести воедино элементарные частицы, и превратить их в стройную систему, которая позволила бы предсказывать что-то новое.


Рис. 16 Элементарные 24 частицы. Две 5-ки и две 7-ки в углах тетраэдра и на Рис 17 Гипероны (13 шт) = 37 всего. Остнова тетраэдр, центры ребер тетраэдра суть вершины октаэдра - это центры, где происходят преобразования белого в черное.

По рис 16: красным цветом нестабильные частицы. В нижних углах октаэдр с центром нуль-пион и ему антисимметричен гамма-кванту, окружённому 6 нейтрино, каждая из которых связана с соответствующим лептоном, т.е. с позитроном соответственно позитронная нейтрино, с электроном – электронная нейтрино, с мионом – мионная нейтрино, и каждая из них имеет античастицу. Расположены в углах октаэдра. Чёрным цветом стабильные частицы. Нейтрон не стабилен, распадается через несколько минут, но в ядре стабилен. Т.е. тогда получаем 13 стабильных честиц (чёрным и синим цветом).

Частица и обязательно античастица, в данном случае это протон-антипротон, электрон–позитрон, нейтрон-антинейтрон и т.д., т.е. они парные, они изначально дуальны, двойственны. Причем, если в одном случае спин левый, то в другом случае, безусловно, правый. Но есть и беспарные (омега-гиперон, на рис. 17).

Давайте посмотрим с позиции критерия количественно-качественных изменений на мир элементарных частиц. Вот эти графики, сразу видно, что здесь присутствует тетраэдр, и этот же тетраэдр присутствует вот здесь же, нарисован, т.е. в него входят каким-то образом те или иные сущности мира элементарных частиц. Но как их рассматривать? Что взять за репер, что взять за основу? Не трудно вспомнить, что существуют - частица и обязательно античастица, в данном случае это протон-антипротон, электрон–позитрон, нейтрон-антинейтрон и т.д., т.е. они парные, они изначально дуальны, двойственны, т.е. этот принцип соблюдается. Причем, если в одном случае спин левый, то в другом случае, безусловно, правый, т.е. момент вращения у них есть. Но есть уникальные частицы, которые не попадают никуда, как бы пар не имеют.

Вот давайте посмотрим, что же за частицы у нас пар не имеют. Это гамма-квант, это нуль-пион, не имеющие себе пар. Но что интересно, нуль-пион легко распадается, либо на электрон-позитрон, которые они легируют, дают гамма-кванты, либо сразу нуль-пион распадается на гамма-кванты, т.е. между ними явная связь. И, следовательно, можно поставить их на 2 вершины тетраэдра. Какие частицы займут еще 2 вершины? Можно по-разному подойти к этой системе, мы рассмотрим один их таких вариантов. Есть еще 2 уникальных частицы. Они как бы сразу 2 и одновременно, как бы 4, это нуль-каоны. Нуль-каоны уникальны, они уникальны по своей системе распада, т.е. нуль-каон – антинуль-каон – частица и античастица. В тоже время нуль-каоны, возникающие в ядерных реакциях, когда происходит их образование, половина нуль-каонов распадается по одному принципу, а половина (ровно 50%)  распадается по другому. И антинуль-каоны точно также, поэтому их рассматривают как левые и правые, т.е. по принципу распада каждая из этих частиц левая и правая, по принципам принятым, частица-античастица – это каон-нуль-каон. Поэтому эти уникальные частицы, т.е. одновременно обладающие целым рядом свойств, как бы способные разделиться на 4 сущности, мы и поместим на 2 других вершины.

И посмотрим, есть ли возможность разместить какие-то элементарные частицы, будем говорить, по каким-то законам, вокруг этих вершин. Начнем с так называемых лептонов. Лептонов у нас с вами 6 – это электрон, позитрон, мион¯, мион+ и таулептон, который долгое время смущал физиков, именно из-за того, что очень массивная частица. Если электрон – это одна масса электрона, то мион почти в 207 раз тяжелее, а таулептон, он оказывался даже массивнее, чем омега-минус-гиперон, и, тем не менее, по всем свойствам, по всем качествам его вынуждены были отнести к лептонам. Но здесь вместо тетраэдра, который мы рассматривали при развертывании вещественной составляющей, у нас возникает октаэдр.

Давайте рассмотрим принцип, по которому можно перейти от тетраэдра к октаэдру (рис. 18). Фактически мы будем иметь дело, с так называемыми правильными телами, или основными телами, которые еще называют Платоновыми, обладающими максимальной симметрией, их всего 5. В данном случае тетраэдр и октаэдр, которые строго формально взаимосвязаны, центры ребер тетраэдра суть вершины октаэдра, все, т.е. это центры, где происходят преобразования белого в черное.

Вот этот антисимметричный тетраэдр показывает, что вот эти центры придутся на середину этих ребер, вот эти центры. Т.е. возникает и особая плоскость и естественно очень своеобразные вот эти 2 частицы, т.е. тетраэдр и октаэдр - это 2 взаимосвязанные эволюционирующие системы точек, в которые можно перейти из одной в другую. Если мы устремим вершины тетраэдра в серединку, к центру, то мы получим в центре ребер особые точки, которые являются одновременно и черными, и белыми, т.е. там сходятся 2 сущности, и одновременно там же они и разъединяются. Так вот объединение, очевидно, каких-то сущностей и дает вот в этом центре ребер вот эти особые точки.

Рис. 18. Центры ребер тетраэдра суть вершины октаэдра - это центры, где происходят преобразования белого в черное.

Но мы отдельно будем рассматривать законы симметрии, т.е. коснемся их, и тогда посмотрим, что же там и каким образом объединяется, что это за точки, чем они уникальны? Но пока в первом приближении, ведь мы можем расположить вокруг пиона совершенно логично как антисимметричные полярные сущности – электрон и позитрон, как стабильные частицы, но одна будет белая для нас с вами, другая будет черная, т.е. это 2 сущности, что сразу определяет, где же они должны быть. Если электрон у нас внешний, образует внешние оболочки химических элементов, т.е. по отношению к ядру, но позитронов у нас почему-то нет, хотя частица стабильная, их гораздо меньше, чем электронов, т.е. у нас 2 стабильных частицы почему-то выпадают. Вот таулептоны и мионы они не стабильны, как не стабильны и остальные, вот они показаны здесь другим цветом. Т.е. у нас есть 2 стабильные частицы, которые, как я уже сказал, одна, по крайней мере, из них связана с внешним пространственным образованием химических элементов. Случайность? Мы увидим дальше, что никакой случайности в этом нет, т.е. элементарные частицы четко уложились в октаэдр с нуль-пионом в центре.

Но точно такой же октаэдр из стабильных, всех стабильных частиц образуется, как антисимметричный, вернее, да, как зеркальная симметрия или антисимметрия в данном случае будет соблюдено и то, и другое для нейтрино. 6 нейтрино группируются вокруг гамма-кванта, каждая из нейтрино связана с соответствующим лептоном, т.е. с позитроном соответственно позитронная нейтрино, с электроном – электронная нейтрино, с мионом – мионная нейтрино, и каждая из них имеет античастицу, но здесь стабильных частиц - 7.

И, конечно, сразу возникает соблазн посмотреть, а как же дальше. Семерка есть, электрон, позитрон есть и есть же протон и антипротон, т.е. протон и антипротон – 2 стабильные частицы. И опять же антипротонов то практически нет в нашем мире, их только получают на ускорителях, либо в ливнях космических частиц. Но ведь эти обе частицы стабильны, тогда мы уже получаем электрон-позитрон, протон-антипротон, и 7 здесь – 11 стабильных элементарных частиц.

Нейтрон и антинейтрон, они, в общем, нестабильны, в свободном состоянии нейтрон распадается через энное количество минут, порядка 17-18, может быть больше, но тут вопрос другой, но эта частица относительно стабильная, мы дальше рассмотрим, почему так происходит. Но нейтрон в ядре, он вполне стабилен, он держится в ядре, обуславливает и стабильность, и одновременно, и нестабильность ядер химических элементов. Следовательно, мы можем это относить к стабильным частицам, можем и не относить. Если отнесем, то тогда у нас стабильных элементарных частиц ровно - 13, ни одной больше, ни одной меньше, не нужно придумывать никаких унитарных симметрий, для того чтобы объяснить, все вот в рамках антисимметричного тетраэдра.

Но из частиц, которые относятся, будем говорить, не выше по массе, чем протон, у нас с вами остаются еще 2 каона – каон-плюс и каон-минус, и 2 пиона – пион-плюс и пион-минус, все, перед нами совершенно законченный антисимметричный тетраэдр, в котором наблюдается вполне определенная закономерность. Стабильных элементарных частиц – 13, 7 и 3 пары, создающие 13, исключаем это, нейтрон, остается – 11, т.е. никаких случайностей нет. Никаких случайностей в том, что мионы и таулептоны, имея соответствующие нейтрино, образуют 2 октаэдра, оба объемно-центрированные.

Давайте посмотрим сразу, а нельзя ли это сопоставить с общим нашим тетраэдром развертывания. Вещественная составляющая переходит каким-то образом частично в материальную, и протон, как самая тяжелая стабильная частица, он представляет из себя основу всего нашего материального мира. Это уже не вещественная, как мы говорили, составляющая, ибо вещественные, они вообще-то все, но они распадаются, нестабильны. Значит, для того чтобы из вещества получить материю, необходимо каким-то образом ее зафиксировать, и мы дальше рассмотрим, каким образом эта фиксация происходит, т.е. материализация мира происходит под действием определенных сил. Но какая картина сразу получается, если эта вещественная, переходящая в материальную субстанцию, то ведь это у нас энергии управления, т.е. материальная сущность, соответствующая энергиям управления.

 И мы знаем, насколько серьезную роль играют в нашей жизни нейтроны. Избыток их – это лучевая болезнь, это ядерные поражения, это масса неприятностей, действительно, они выполняют функцию, которая управляет состоянием материи и ничего не сделаешь. И то же самое делает гамма-квант, очень существенно вмешиваясь вот в эту сущность. Т.е. эти 2 сущности вполне соответствуют энергиям управления и энергиям движения, тем более, что вот эти нейтрино и гамма-квант, долгое время считали, что они не имеют массы покоя, а сейчас она обнаружена. Безусловно, как энергии движения, не имеющие вроде бы массы покоя, т.е. в вещественной составляющей, они может быть в пределе, и не должны будут иметь, но это в самом-самом пределе. Из вот этих соотношений следует, что обязательно в каждой из сущностей будет хоть чуть-чуть, но других сущностей, больше, меньше, но обязательно чуть-чуть, полного преобразования одного в другое не будет, не получится. Значит, для энергий движения должна быть тоже какая-то масса, уж тем более энергия, и этому вполне соответствует и гамма-квант и нейтрино, т.е. они суть само движение.

Материальная составляющая энергий управления воплощена в нейтроне, и он не такой как протон, для этого он должен преобразоваться, распасться, и процесс распада нейтрона, допустим, протон + электрон + антинейтрино электронное – это что? – соблюдение закона неуничтожимости симметрии налицо. И все остальные превращения должны быть такими же, с соблюдением закона неуничтожимости симметрии. Если что-то нарушено, если зафиксированы реакции, которые это нарушают, а такие есть, это, как сказали, свидетельствует о полярности нашего мира. Но эта полярность вытекает из этого антисимметричного тетраэдра изначального. Это зафиксировано сегодня физиками, произведен эксперимент, за это получена Нобелевская премия людьми, значит, но это вытекает вот из простой посылки антисимметричного тетраэдра, что мир полярен. И он здесь подтверждается, электрон-позитрон, протон-антипротон. Но какая интересная особенность? Пространственную составляющую в материальном мире создает электрон, то, что и есть на самом деле. Ядро занимает очень маленький объем, заряжено положительно, и создает вокруг себя определенное поле, в котором господствуют электроны, т.е. все вполне логично, определенные параллели с энергиями управления, энергиями движения, пространством мы можем провести. Т.е. рассматривать протоматерию можно только как эволюционирующую сущность, передающую каждому из своих принципов вновь образованных, такие же свойства, качества, которые позволяют их параллелизовать, т.е. существует определенная трансляционная зависимость качеств, и, разумеется, с развитием, с концентрацией, со стабилизацией каких-то элементов и т.д. Но повторяемость, вот то, что мы изначально постулировали, практически подтверждается в мире элементарных частиц. Перед нами 24 частицы, группирующиеся: 2 пятерки - 2 тетраэдра объемно-концентрированных и 2 семерки, не нужно никаких больше ухищрений, все совершенно четко.

Сколько у нас всего остается еще. Оказывается, остается еще 13 гиперонов. Принцип их расположения обусловлен тем, что они иные, они не такие как эти все частицы, они другие, т.е. обладают другими закономерностями. Здесь есть частица и античастица в рамках одной и той же. Это легче объяснить на сигма-гиперонах. Допустим, есть сигма-минус-гиперон и есть антисигма-минус-гиперон, есть сигма-плюс-гиперон и антисигма-плюс-гиперон, есть сигма-нуль-гиперон и антисингма-нуль-гиперон. Все 6 частиц совершенно однозначно, каждая из них имеет и плюс и минус. Расположить их можно, я повторяю, по-разному, сгруппировать их можно по-разному, но то, что их 13, ни одной больше, ни одной меньше, это сразу говорит о многом.

Возьмем омега-минус-гиперон, к этой частице очень долгое время пытались найти другую – античастицу, есть омега-минус-гиперон, значит, должна быть омега-плюс-гиперон, а ее не находилось, нет и все, все эксперименты давали отрицательный результат, нет этой частицы. Наконец, смирились – омега-минус-гиперон один. Но ведь и не нужно больше ничего. Он – центр этого антисимметричного тетраэдра, вещественной составляющей, и естественно, как суммирующий объединяет в себе все свойства, и потом, когда он распадается, естественно, он может проходить все стадии образования вот этих частиц, наконец, он переходит в протон, плюс там электроны, позитроны и т.д., полный набор вот этих частиц с какими-то добавками, допустим.

Это все сразу, однозначно, говорит, что в мире элементарных частиц ни одной случайности нет. Перед нами вот они все – 24 и 13, их всего 37, сумма 37, т.е. мы получили очередную стабильную комбинацию, причем, которая начинается тетраэдра, совершенно строго, затем идут 5-ки, 7-ки, 13 и сумма всего 37, никаких случайностей, никаких отклонений нет. Все остальные частицы, которые сейчас открыли физики, это либо, так называемые, виртуальные, ненаблюдаемые частицы связи, что это такое, это вообще особый разговор, либо резонансные частицы, но никаких случайностей нет. И естественно, что возможность перевести мир элементарных частиц вот в такую простую систему, он сразу позволяет говорить о симметрии, о дальнейшем развитии вот этой симметрии. Но это длинный особый разговор, каким образом, что будет, что преобразовываться, где будет полярность, где будет иное, и мы фактически этим заниматься не будем, потому что это длинный, отдельный совершенно огромный раздел физики, который занимается этими элементарными частицами, и вообще субатомная физика, т.е. это самостоятельная область. То, что мы хотели получить от элементарных частиц, подтверждение того, что они укладываются и подчиняются закону количественно-качественных изменений, четко соблюдают принцип антисимметрии, вот он перед вами, не нужно никаких других принципов, не требуется, все в Природе гораздо проще. Безусловно, описать в рамках других системы можно, потому что существуют симметрические преобразования, всегда можно будет пойти, допустим, от нейтрино вот к этому тетраэдру, в котором находится протон, это будет вполне определенный принцип преобразований. Не получится прямого, будем говорить, выворачивания внутреннего и внешнего, если протон - внутреннее, электрон - внешнее. Значит, просто, если хотите, элементарным выворачиванием достигается это, правда, тут несколько сложнее этот принцип, но все равно, как внутреннее и внешнее они соблюдены совершенно четко. Если вот эти взаимосвязаны, то, безусловно, они могут таким же образом быть вывернуты, но, сколько здесь открывается принципиальных и новых возможностей.

 И, следовательно, если я хочу получить, скажем, из левого черного – правое белое, поскольку это антисимметричные, это будет внутреннее, так сказать, но это внутреннее и это внутреннее, значит, они между собой будут связаны, как и по принципу симметрии и антисимметрии, они совершенно по разным принципам, ибо переход вот этого исходного тетраэдра на одну из вершин, требует максимализма в отношении какого-то принципа, т.е. тут будет работать исходная структурная единица. Если вещество и энергии управления, мы говорим, еще подчиняются более менее этому принципу, зеркальности, и то энергия управления будет обладать, как мы дальше увидим, гораздо меньшей массой, значит, уже произошло какое-то неравенство в перераспределении, а здесь это неравенство усугубилось. Но одновременно это очень инертная частица, а эти очень подвижные, хотя вроде бы зеркальны, должны быть. Но принцип антисимметрии и симметрии, т.е. вот это требование неуничтожимости будет действовать постоянно во всех уровнях.

 Следовательно, вот эти все элементарные частицы укладываются вот в такую единую систему, параллелизующуюся с общими принципами развертывания, но я повторяю, это не самое начало. Самое начало будем рассматривать, когда мы рассмотрим оси антисимметричного тетраэдра, возникающие в результате формирования вот этого октаэдра внутри тетраэдра, т.е. в этом случае, это будет уже другой уровень преобразований, другой принцип. Следовательно, мы к этому вернемся и к элементарным самим частицам, когда будем обсуждать принципы образования и преобразования прежней материи в новую материю, т.е. материя должна тоже изменяться.

 Мир элементарных частиц пока что стабилен, но затем, естественно, будет меняться, а пока мы остановимся вот на этом принципе, на этом начале, который нас устраивает, т.е. как результат, дальше можно рассуждать очень много про элементарные частицы, но как результат он нас устраивает. Количественно это совпало, хорошо совпало. А нет ли совпадений больше? Давайте обратимся к тому, что установили физики. Физики, рассматривая мир элементарных частиц, открывая законы их взаимосвязей, пришли к выводу одной очень интересной константы, они назвали ее – константа альфа, которая представляет из себя заряд электрона, умноженный сам на себя, т.е. электрон в квадрате, отнесенный к постоянной Планка и к скорости света. Т.е. вот это соотношение и произведение у нас отображает вот эту альфа частицу. И что интересней всего? Это оказалась безразмерная величина, равная 1/137, но точное значение альфа частицы, оно равно 1/137,0359 ~ 1/137,036, т.е. мы возьмем только вот эту составляющую, пока нам будет достаточно, хотя вычислено значащих цифр здесь гораздо больше. Значит, 1/137, уже одно то, что 137, простое число и составлено оно из фундаментальных физических констант. Я могу ведь и, наоборот, взять, эту частицу отнести 1/альфа и все, у меня 137/1, значит, одновременно у меня и 137 единиц может быть и 1/137.

И, естественно, возникает вопрос, если столь фундаментальная величина как 1/137, участвующая в огромном количестве формул, потому что здесь величины фундаментальные, и которые можно рассматривать как соотношения, то не будет ли у элементарных частиц какой-нибудь закономерности, основанной на вот этом соотношении, т.е. вдруг что-то проявиться? Самая простая мысль – это взять 1/137 часть массы этой частицы, чему она будет равна? Сразу первый, так сказать, этот проброс показал, что практически для всех частиц эта величина очень близка к стабильным цифрам, т.е. к стабильным множествам. Допустим, у пионов - это 2 (1,99), у каонов, практически - 7(7,05), т.е. рядом с 7, у протона и нейтрона близкие довольно-таки показатели – 13, 4 – это величина. У лямбда-нуль-гиперонов, вот эта особая частица, так сказать, выпадающая из ряда, она равна 16, (15,92), 16, 98 – у сигма-плюс-гиперона, частицы и античастицы, у сигма-гиперонов вообще – 16,98; 17,01; 17,10, т.е. стабильные комбинации, у кси-гиперонов – 18, 78; 18, 87. т.е. почти 19, и омега-минус-гиперон – 23,88. Т.е. вот эта часть энергии или массы она равна вот таким величинам. Я, правда, не сказал, в чем эта величина, это в массах электрона.

Вот выбор единиц, которыми оперировать, он очень важен. Дело в том, что это определяет сразу, что вы берете за базовую единицу. В мире элементарных частиц выбор электрона за базовую единицу или протона, они, в общем-то, известны и не удивляют никого, изначально все массы мерились в массах электрона, т.е. сравнивались с массой электрона и мы имели уникальную вещь – масса протона, отнесенная к массе электрона была равна 1836,11 масс электрона, это безразмерное число, безразмерная величина. Но ведь и эта безразмерная величина, значит, я работаю с безразмерными величинами, и, следовательно, могу сравнивать с безразмерным же критерием, т.е. со спиралью стабильных комбинаций. Пока есть размерность, сравнивать сложно, правильно ли выбрана единица, правильно ли выбраны ее компоненты, соотношения, соблюдена ли полностью 4-частность? Почти, наверняка нет, потому что рассматривается всегда любая формула, она у нас состоит из 2-х частей.

 В данном случае она ближе, так сказать, к истине, ибо есть 4 части, это мы можем рассматривать как произведение 2-х соотношений - заряд электрона к постоянной Планка, к минимальному кванту действия, и заряд электрона к скорости света, тоже фундаментальной физической величине, их произведение, т.е. сложение по определенному принципу, дает вот такую константу стабильную. И естественно, что, если у меня получилось, что 1/137 массы любой элементарной частицы равна практически стабильному числу, то ведь я могу считать и наоборот, что в протоне, допустим, будет находиться 13,4 по 137 масс, т.е. 13 каких-то частиц, но тоже стабильных, стабильных частей, т.е. у меня это взаимосвязанные вещи. Точно также в любой другой частице, вот столько-то этих, с недостатком они или с избытком, это уже вопрос уровня эволюции, уровня концентрации в них энергии, зависящие, кстати, от внешних условий.

 Безусловно, количество энергии можно концентрировать и больше, поэтому особенности при движении, что и происходит, но во всех случаях, это будет соответствовать вот этой массе, выраженной в массах электрона – 1836,11 масс электрона, т.е. вот из чего будет состоять протон - из 13 стабильных комбинаций, плюс еще что-то, он, наверное, не просто так появился, возник этот плюс, т.е. для стабилизации нужна дополнительная энергия. И, следовательно, вот эти десятые, они и будут представлять из себя, как мы потом убедимся, это несколько позже, ту самую стабилизирующую часть, ибо для стабилизации нам нужна энергия, и она должна отразиться вот в этой массе протона, да и любой другой частицы недостаточно, извините, частица нестабильна.

Следовательно, для того чтобы перевести в стабильность частицы, я подчеркиваю, вот эти, не нейтроны, ибо это материальное выражение энергий управления, и они несут другую функцию, они внутренне устроены по-другому. Если протон имеет, как говорят физики стержень, центральную часть, то нейтрон, увы, не имеет ее. Значит, это фундаментальное различие, вот оно, здесь. Но в этом случае и соответственно должна быть каким-то образом оценка и вот эта энергия, которая их стабилизирует. Давайте посмотрим, что это такое.

Поскольку у нас получилась очень интересная величина – 13 и 7-ка существует, каоны, то естественно, возникает мысль, что это все находится на главной последовательности – 5, 7, 13, 37… Я дальше ее буду называть определяющей последовательностью, ибо сам тетраэдр, тоже ведь нуждается в каком-то названии. Вот то, что начинается с самого тетраэдра и следующая единица – 5, т.е. следующий уровень развертывания пятерка, вот это и будет определяющая ось, дальше мы будем их так и называть, вот эти оси, 4, 5, 7, 13, 37 начиная с 4 – это определяющая ось в любой системе.

Так вот мы и эту характеристику будем в дальнейшем называть определяющей, 1/137 массы любой элементарной частицы мы будем называть определяющей. Для чего это нужно? Дело в том, что состояние материи теперь уже определяется наличием того или иного количества протонов и нейтронов. Как рассчитать, как сравнить между собой разные химические вещества? - нельзя. Как сравнить, допустим, кислород и железо, одно плотное, другое, наоборот, объемное, и, казалось бы, никаких принципов сравнения. Но, если я выражу через безразмерную величину массу, то теперь я уже сравнивать могу, я ведь буду сравнивать безразмерные величины, и, естественно, 16 протонов и нейтронов кислорода и 56 наиболее распространенного атома железа мы уже можем сравнивать, их и считают, по протонам и нейтронам сравнивают, но нас ведь будет интересовать не только вот эта величина, хотя она уже сама по себе интересна. Она позволяет рассчитывать очень специфическую энергию, т.е. это никаких случайностей опять же. Выведенные фундаментальные зависимости в особенности безразмерные соотношения каких-то параметров, каких-то формул, это и есть фундамент, который впрямую сходится туда, где размеров еще нет, к самой основе, к самим принципам построения, т.е. это обязательно будут сведения к фундаменту.

Поэтому 1/137 массы протона и нейтрона и будет положено в основу нашего анализа материального мира, ее основу, ее наиболее тяжелой части. Поскольку электрон создает пространственную часть этой энергии, мы его сейчас рассматривать не будем, к пространственной мы вернемся чуточку позже, определим, как с ней быть, как там выбрать единицу, но сейчас у нас единица электрон, постоянная тонкой структуры, как выявляющая фундаментальные соотношения, позволяют нам вывести определенную энергию, которую мы будем называть определяющей.

Для элементарных частиц уже ясно, она имеет большое значение, но нам необходимо перейти к химическим элементам, их которых состоит наш мир, и в которые входят все элементарные частицы, и, прежде всего, протон, как основа наших ядер химических элементов. Следовательно, нужен принцип перехода туда. И вот тут возникает целый ряд вопросов, как перейти? Сосчитали, 1/137 часть энергии получили, а дальше что с ними делать, наверное, продолжать применять все тот же принцип антисимметрии, принцип стабильных комбинаций. Вот тут возникает сразу необходимость проанализировать, из чего состоит вот эта масса протонов в 1836,11 масс электрона. Но не трудно убедиться, взяв таблицу простых чисел, что это число можно совершенно спокойно расписать как сумму 2-х чисел: 1823+13,11, т.е. это еще ближе к стабильной комбинации, и вот эта тоже стабильная комбинация. Уже это одно говорит, что неслучайно сама масса протона, общая масса, т.е. она пришла к определенному стабильному состоянию не просто так, в ней должно сочетаться много стабилизирующих элементов, пока мы только рассуждаем количественно, как, по какому, какая энергия используется для стабилизации, это мы будем говорить позже, пока, количественная составляющая. Мне хочется найти способ сравнивать, скажем, 2 минерала, кальцит СaСО3 к примеру и кремний SiО2, казалось бы, не сравниваются, как можно сравнить кальций, углерод и кремний, ну, по массе, по плотности что-то еще можно, но это величины, которые никак не считаются, они не сравниваются, они разные.

В геологии существует огромная проблема, каким образом оценить ту или иную породу. Есть системы, которые сводят это как-то, но там условные коэффициенты, масса других вещей, есть система коэффициентов Заварицкого, наиболее широко известная, распространенная, она дает какое-то представление о горной породе, как ее можно выразить несколькими числами, характеристиками, и дальше наносить на диаграммы и сравнивать. А что, если выразить вообще минерал одной цифрой? Ведь в этом случае, когда мы имеем определяющую характеристику, ведь, если я усредню вот эти определяющие характеристики по всем элементам, по всем, будем говорить, ядрам, по химическому составу, то я получу среднюю определяющую характеристику этого минерала, выраженную в массах электрона, но уже совсем другую характеристику. Это эквивалент массы и в тоже время не масса, это определяющая характеристика. Мы сказали, что она имеет какую-то очень фундаментальную вещь, не просто так она начинается и лежит на ряду чисел: 5, 7, 13, 37, 151, т.е. это особая. Но дальше, как только я касаюсь ядра, тут совершенно неизбежно возникает энергия, которая определена экспериментально, и которую обойти никак нельзя. Это энергия связи, или энергия отрыва одного нуклона от ядра. Т.е. это строго экспериментальная величина, существуют таблицы, которые показывают, сколько нужно затратить энергии, чтобы отобрать у любого ядра один протон, один нейтрон и т.д. Т.е. есть вполне определенная характеристика, игнорировать ее, наверное, ведь тоже нельзя. Ведь это внутреннее свойство ядра – протоны, нейтроны и максимальное количество энергии, которое еще держит их. Чуть только превысили ее, все, они разлетаются, т.е. выбрасывается либо протон, либо нейтрон, но уже другое ядро. Т.е. нужно превысить вот эту энергию.

Так вот энергия связи она существует и определена экспериментальным путем, и может быть вовлечена в анализ. Но, помня о том, что у нас есть внутреннее и внешнее у чего угодно, разумеется, должна быть какая-то внешняя составляющая и для ядра. Какая? Наверное, это та, которая управляет электронными оболочками, ведь им ядро как-то управляет? Какую величину взять за основу? Что это будет за величина, на что мы можем опереться вот в этом мире? Правда, ее можно сейчас каким-то образом вычислить, предположить, определить и т.д. Мы подойдем к этому опять же с позиций стабильных комбинаций. Я могу дальше расписать вот это число как стабильные комбинации, т.е. вот эти четыре десятых лишних, они мне дают возможность принципиальную такую, потому что, если я 137 умножу на 13, то я получу энергию 1781 масс электрона. Вот это трогать уже нельзя, это стабильное в стабильном. Вот ее нельзя трогать, а вот то, что выше, наверное, можно. Значит, это задолжены именно на какие-то связи, на что-то. Безусловно, сразу возникает мысль – связь с пространством, какие-то внутренние связи должны же быть? Должны быть внутренние связи, протоны, нейтроны, это экспериментальная величина, энергии управления электронными оболочками должны быть. У меня уже сразу возникает опять тетраэдр, т.е. управление электронными оболочками и связь с пространством, связь внутри ядра и какая-то фундаментальная величина, которая будет лежать там и держать это ядро вместе.


Рис. 19. Соотношение энергий элемента в массах электрона.

Масса протона к массе электрона = 1836,11 масс электрона. Можно разложить: 1836,11 = 1787+13+23+13,11, где:

1836,11 = 1787+13+23+13,11 = 1800+23+13,11 +/-Δm, где Δm – дефект масс, для водорода +14,27, т.е. это «лишняя» энергия, которая находиться в ядре.

Постоянная тонкой структуры, α = 1/137 (равна заряду электрона, умноженного сам на себя, т.е. электрон в квадрате, отнесенный к постоянной Планка и к скорости света).

Давайте посмотрим, нельзя ли это все с позиций стабильных комбинаций обосновать. Это, конечно, система, это предположение, допущение, но это система анализа, как и всякая другая, основывающаяся на каких-то допущениях. Безусловно, можно построить другую систему и опереться на другие критерии, всегда можно будет, и интересно, конечно, будет сравнить. Мы посмотрим, что получается из вот таких допущений, что вот эту массу протона можно разложить на вот составляющие. Значит, 1836,11 я распишу, таким образом - 1787+13+23+13,11, т.е. четыре единицы, т.е. вот это стабильное число, 13 – стабильное число, 23 и 13,11, у нас стабильно, 1781 и 1787 - это нестабильные, ибо это произведения. Т.е. это какая-то фундаментальная регулярная часть, причем, вот эти 13, мы сейчас покажем, что они не ровно 13, а имеют чуточку хвостик, но им есть откуда взять этот хвостик, т.е. можно допустить. Вообще говоря, если подробно это рассмотреть, то окажется, что сходится все до сотых долей массы электрона, т.е. настолько оказалось все завязано фундаментально при применении вот этой константы 1/137, естественно, берется не 1/137, а 1/137,036, т.е. точное ее значение, и дальше все считается, и совпадение до сотых долей массы электрона, т.е. совпадения очень большие. Следовательно, пока мы не будем это трогать, и дальше вот эти 13 меня тоже не очень-то будет волновать, потому что это внутренняя составляющая, которая обуславливает связь между всеми вот этими стабильными единицами в 137 масс электрона, но и пускай они себе там и будут. Меня больше пока будет интересовать связь с внешним миром.

И вот здесь на связь с внешним миром у меня остается 23 единицы и 13,11 – это определяющие, все, вопросов нет. Она должна быть стабильна, ибо она должна определять связь с пространством, стабильность должна быть чем-то жестко обусловлена. А вот 23 единицы должны распасться со временем на 2 составляющие – одна из них должна отвечать за энергию связи, т.е. за связь протон-нейтрон, а 2-ая часть отвечать за энергию управления электронными оболочками.

И какой сразу можно сделать уникальный, так сказать, вывод, даже в первом приближении, взглянув на первый элемент нашей таблицы химических элементов. 1-й элемент намного тяжелее, чем протон и электрон. Водород имеет массу на 14 с небольшим единиц большую, чем сумма протона и электрона – 14 лишних масс электрона добавляется только на что? На единственное управление вот одной электронной оболочкой, одним электроном. Сколько на это идет энергии? Значит, водород, масса его, это в данном случае будет 1836,11+14,27 массы электрона, но в данном случае мне важно, что 23 и 14 – ведь это опять тоже, казалось бы, сакраментальное простое число. Т.е. водород, при своем образовании, вынужден получить дополнительно 14 масс электронов энергии для того, чтобы управлять единственным электроном.

И, конечно, затем наступает вот то, что называется дефектом масс – лишняя энергия, которая находится в ядре. Но лишняя энергия не у всех, правда, будем говорить, где провести черту, что значит, лишняя, что значит, не лишняя. Это энергия, которая нужна на управление электронными оболочками, и на управление процессами, происходящими в ядре, создающими связь между протоном и нейтроном. И когда из 2-х дейтериев образуется один гелий, выброс вот этой энергии, дефект массы становится в 46 масс электрона, водородная бомба. 46 масс электрона уходят вовне – дефект массы. Вот она ядерная энергетика, за счет вот этого дефекта. Но ведь это все считается в массах электрона, используя дефект массы, мы можем сосчитать все энергии. Следовательно, у нас сейчас будет формула вот эта несколько иной, у нас будет 1800 масс электрона, т.е. я не буду делить вот эту составляющую внутреннюю, мне она не нужна. 1800 масс электрона – это у нас регулярная часть, мы ее сейчас рассматривать не будем, но вот эту часть, которая +23+13,11 и плюс или минус дефект дельта м. Вот это и будет фактически вот та часть, которая будет работать вот на этом уровне. Это опять же хоть и внешняя, регулярная часть, т.е. изменяющаяся с количеством протонов и нейтронов, а вот эта будет состоять из 3 частей: энергии связи, энергии управления электронными оболочками и дефекта массы. Вообще такие графики, их пытались строить, но что, так сказать, они не получались, чего-то не хватало. Обычно затирает, если хотите, вот эта огромная регулярная масса, которая не дает возможности выйти на те соотношения, которые есть вот на этом внешнем уровне. Вот эта регулярная масса она делает вот эти остальные закономерности, как бы не явными, они исчезают вот в этой огромной массе. И для того чтобы проанализировать ее, ее нужно каким-то образом отсечь.

Давайте посмотрим, как это можно сделать, чтобы вот эта часть энергии наших ядер высветилась наиболее ярко, возможно так удастся найти какие-то закономерности. Правда, уже одну закономерность, т.е. посчитать, будем говорить, определяющую характеристику любого элемента, любого химического соединения мы уже сможем, т.е. это уже есть такая возможность, ибо это безразмерная величина, которую мы сможем сравнить с критерием. А вот эти величины нужно считать. Каким образом, что это будет? Я просто, так сказать, изначально возьму исходную уже, отрезанную массу, которая там была и рассмотрю только верхнюю составляющую часть, их чего она будет состоять. Т.е. вот это внутренняя составляющая какая-то, это 1800, а вот что сверху, на каждый нуклон, что сверху? Сверху – энергия управления электронными оболочками, энергия, которая будет регулярной и ответственна за связь с пространством, т.е. определяющая, здесь электронная и энергии связи между нуклонами – 3 величины. Ясно, что вот эти 2 регулируются дефектом массы, чем ниже дефект массы, т.е. чем меньше он, допустим, тем энергия связи - экспериментальная величина, значит, все колебание будет за счет вот этой энергии. Энергия связи между нуклонами жестко фиксирована, как экспериментальная величина. Переменными остаются у нас энергии управления электронными оболочками и регулируемые дефектом массы.

Следовательно, теперь остается все это сосчитать и посмотреть, какие закономерности выявятся в результате применения вот такой формализации. Еще раз подчеркну, это определенный принцип анализа, использующий наличие внутреннего, внешнего, регулярных составляющих, включающих экспериментальные величины, и одна из них, оказывается, будем говорить, расчетной полностью. Правда, и эта расчетная, но она базируется на очень интересном фундаменте. Вот эта менее обусловлена, ибо никто никогда не считал энергию управления электронными оболочками. Она может быть больше, может быть меньше при принятой системе расчета. Мы с вами и посмотрим, какие выявляются закономерности вот в ядерных характеристиках наших химических элементов.