Современные научные представления говорят нам о том, что у каждого фундаментального взаимодействия имеется переносчик, так называемые бозоны. У электромагнитного взаимодействия это фотон, у сильного ядерного взаимодействия - глюон, у слабого - W+, W- и Z - бозоны, ну и предполагается, что у гравитационного взаимодействия - гравитоны.
В рамках гипотезы MoND.2019 рассмотрим лишь первые два - фотон и глюон. Для начала сравним их квантовые характеристики. Массы покоя, в отличие от бозонов слабого взаимодействия у них нет, значит априори эти частицы переносят энергию со скоростью света. Спин, что у фотона, что у глюона имеет значение единицы. Обе частицы электрически нейтральны. Как видим у них много общего. Но давайте разберемся, что же все же отличает эти частицы друг от друга.
Согласно современным представлениям, фотоны не взаимодействуют друг с другом, хотя недавно я читал, что был проведен эксперимент, где фотоны все же взаимодействуют друг с другом, правда это происходит опосредованно через превращение одного фотона в пару частица-античастица, которая в свою очередь и взаимодействует со вторым фотоном. Но в результате такого взаимодействия все равно образуется два и более фотонов поскольку частица и античастица снова аннигилируют. Пройдя точку взаимодействия, фотоны далее движутся уже в других направлениях, создавая для внешнего наблюдателя эффект рассеяния фотона на фотоне. В отличие от фотона, глюон кроме того, что является переносчиком взаимодействия между кварками, может взаимодействовать с себе подобными. Это свойство обусловлено наличием у глюона так называемого цветного заряда. Никакого отношения к реальному цвету из электромагнитного спектра этот заряд не имеет, это лишь форма представления одного из квантовых чисел кварков и глюонов.
Попробуем разобраться же все таки заставляет глюоны и фотоны разделиться на два лагеря.
Фотон может переносить энергию на большие расстояния, при этом сам квант света может находиться в свободном состоянии. Глюон же вынужденно находится в очень маленьком объеме внутри окружающих его кварков. Благодаря такому уникальному свойству как конфаймент, глюоны и кварки не могут покинуть объем адрона (протона, нейтрона или мезона), поэтому глюоны взаимодействуют только вблизи и на очень маленьких расстояниях. Образно можно представить глюон в виде попугайчика, который может сидеть лишь в одном из углов кубической клетки, а решетки на клетке символизируют кварки. Каждый угол клетки соответствует его цветовому заряду, два из которых бесцветные, остальные 6 - цветные.
Уникальным свойством цветового заряда является то, что в совокупности сумма всех цветовых зарядов внутри составной частицы имеет нейтральное значение, другими словами, если бы мы взяли одинаковые порции красок, олицетворяющих цветовой заряд каждой частицы и смешали, то получили бы нейтрально серый оттенок.
К слову сказать, кубическая форма цветовой схемы соответствует геометрическому расположению граней в икосаэдрической структуре, которая входит в топологию пространства-времени, постулированной ранее в гипотезе MoND.2019. Кто не знаком с этой концепцией, то привожу в качестве примера элемент пространства, в котором формируются кварк-глюонные комбинации деформаций пространства представляющих например часть протона или нейтрона.
Поскольку вся материя так или иначе движется сквозь пространство, энергия деформации от кварков (на иллюстрации красные грани икосаэдра) перетекает в соседние ячейки, формирующие глюоны (синие грани), те передают другим граням и т.д. Нетрудно посчитать, что в представленных икосаэдрических элементах пространства 8 синих граней, столько же, сколько существует вариантов глюонов. Если соединить центры синих треугольных граней, то получится куб, тот самый, который я изобразил в виде клетки с попугаем. Течение энергии в виде деформации пространства, представляющей частицу, неизбежно сопровождается изменением цвета как кварков, так и глюонов. В данном случае цветной заряд глюона соответствует ориентации грани икосаэдрического элемента в пространстве.
Следуя представленной логике есть уверенность, что глюон и кварк по сути это одна и та же частица, представленная в разных энергетических формах. Благодаря кварк-глюонным трансформациям частица может перемещаться в пространстве. Кроме этого кварки и глюоны не могут быть разделены априори, поскольку это одна и та же частица, разделенная временем. Также предполагается, что энергетический вклад в массу составных частиц должен составлять равные доли, то есть 50% кварки + 50% энергия связи глюонов, поскольку энергия протекающая по кварковым ячейкам в равной степени проходит и глюонные ячейки.
Исходя из этих размышлений получается, что глюон, это одна из форм энергии, заключенной в самом малом из возможных объемов, обусловленных физическими размерами частиц и поэтому имеющей ограниченное количество степеней свободы в пространственно-временной структуре. Перемещение глюонов похоже на перепрыгивание из одного места в другое под углом 90 градусов. В отличие от глюонов, томящихся "в плену" адронов, фотоны как свободные частицы могут двигаться по более сглаженным траекториям, благодаря чему энергия фотонов на несколько порядков меньше чем энергия бозонов сильного взаимодействия. Никакие законы сохранения не запрещают полагать, что при поглощении фотона протоном, его энергия или часть энергии преобразуется в энергию глюонов или кинетическую энергию кварков.
Получается интересная картина. Фотон и глюон по сути это идентичные частицы, с той лишь разницей, что фотон является свободной частицей и переносит энергию электромагнитного поля на любые расстояния, а глюон является как бы плененной частицей, которая по своей сути является временным состоянием кварка и переносит энергию в пределах микроскопического объема, представляющего адрон (барион или мезон). В связи с этими ограничениями у глюонов появляется дополнительное квантовое число - цветовой заряд. При этом энергия глюона может быть преобразована в энергию фотона при аннигиляции и наоборот, когда адрон поглощает фотон.
Спасибо за прочтение, надеюсь было понятно и интересно. На вежливые вопросы стараюсь отвечать.
Михаил Н. Бровкин. 19 июля 2021 г.
