Когда говорят о размере элементарных частиц, то зачастую подразумевается, что частица представляет собой некую сферическую корпускулу определенного радиуса. Однако, представление элементарных частиц в виде неких шариков, является наивным и весьма упрощенным механистическим взглядом на природу.
Часто приходится встречать другой взгляд на то, что собой представляют частицы. Обычно говорят о неких энергетических сгустках, которые не имеют определенного размера, а являются размытыми энергетическими образованиями.
В обоих случаях природа этих корпускул и энергетических сгустков не уточняется, а прячется за обтекаемыми общими формулировками.
Но независимо от того, какова природа элементарных частиц, остается вопрос о размере этих частиц. Ответить на него позволяет исследование рассеяния других частиц на этих элементарных частицах. Обычно для этих исследований необходимы большие энергии, поэтому они проводятся на ускорителях элементарных частиц. Как правило, в таких экспериментах определяется дифференциальное сечение рассеяния. Анализ этих данных позволяет судить о характере взаимодействия и структуре изучаемого объекта.
Понятно, что процесс столкновения заряженных частиц определяется, прежде всего, электромагнитным взаимодействием. Поэтому анализ таких столкновений позволяет определить пространственное распределение заряда изучаемой частицы. Такие эксперименты очень сложны в техническом плане. Анализ полученных результатов не менее прост. Более того, эти результаты не имеют однозначной интерпретации. Но другой возможности изучения структуры атомов и измерения размеров элементарных частиц нет. В настоящее время имеющиеся данные позволяют утверждать, что (https://ru.wikipedia.org/wiki/Размер_элементарной_частицы):
- размер атомов составляет около 10^-10 м;
- размер ядер составляет около 10^-14 м;
- размер протона и нейтрона составляет около 10^-15 м;
- электроны и кварки – точечные частицы ( < 10^-18 м ).
При этом не особенно акцентируется внимание на некоторые тонкие моменты. Информация о размерах элементарных частиц получена на основе анализа электромагнитных взаимодействий. Поэтому можно говорить только о пространственном распределении заряда элементарной частицы. Совсем не очевидно, что распределение заряда совпадает с распределением массы.
Говорить о гравитационном радиусе электрона можно только на основании анализа его взаимодействий с нейтральными частицами. Но проведение таких экспериментов не представляется возможным. Поэтому мы совершено не можем что-либо предполагать о гравитационном радиусе электрона. Все проводимые исследования позволяют изучать только электромагнитный размер частиц. Конечно, можно предполагать, что распределение массы соответствует распределению заряда. Но даже для точечной частицы это совсем не очевидно. Совершенно наивно представлять элементарную частицу как массивный шарик с равномерно заряженной поверхностью. В реальности распределение заряда и массы в элементарной частице могут не совпадать.
Имеющиеся данные позволяют утверждать, что электрон не имеет внутренней структуры. То есть, его можно рассматривать как точечную частицу. Это, конечно, не означает, что электрон не имеет размера. Размер не может быть равен нулю. Это означает только то, что электрон имеет некий минимальный размер, возможный в природе. Например, это может быть планковская длина или нечто аналогичное. Важно только то, что электрон является бесструктурной частицей.
Этим электрон принципиально отличается от протона, который имеет структуру. Считается, что протон состоит из трёх кварков, которые являются точечными частицами. В действительности физика ничего не может сказать о размерах кварков, но именно наличие составных элементов протона обуславливает его размер. Кварки располагаются на определенном расстоянии друг от друга, что определяет размер протона.
Конечно, глупо оспаривать общепринятое описание структуры протона, но невозможно не высказать некоторые смутные сомнения.
Я хоть и говорил, что наивно представлять элементарную частицу в виде шарика, но все-таки у элементарной частицы должна быть некая объемная пространственная структура. Если кварки являются точечными частицами, а протон состоит из трех кварков, то, следовательно, протон является не объемной, а плоской частицей. И это никакой не шарик вообще, а какой-то плоский блин. Это представляется очень странным. Я полагаю, что мало кто из читателей представлял себе протоны и нейтроны в виде плоских блинов.
Позвольте в этом месте сделать небольшое отступление.
Я давно ответил для себя на некоторые заковыристые вопросы.
Например, что было раньше – яйцо или курица. Я считаю, что конечно яйцо. Из яйца вылупилась курица. А яйцо мог снести некий предок курицы, например, динозавр.
Другой вопрос – со скольких предметов начинается куча. Один предмет это не куча. Два – тоже не куча. Для меня куча – это некая объемная конструкция. Поэтому для меня куча начинается с 4 предметов, из которых можно сделать простейшую объемную фигуру – тетраэдр. То есть, только начиная с 4 предметов можно сложить пирамиду.
Известно, что самой стабильной структурой, состоящей из протонов и нейтронов, является альфа-частица. Она содержит два протона и два нейтрона. И это, вообще-то, довольно понятно. Такое количество частиц позволяет сформировать энергетически эффективную конструкцию в виде тетраэдра. Это не представляется странным. Странным представляется то, что протон, являясь самой стабильной элементарной составной частицей, состоит не из 4, а из 3 кварков. Поэтому я совсем не удивился бы, если бы стало известно, что в состав протона входит еще один четвертый кварк, не имеющий заряда, но обладающий массой. В этом случае протон можно было бы рассматривать как более привычную объёмную конструкцию в виде тетраэдра.
Конечно у Природы своё представление о совершенстве и красоте. Но, если бы я конструировал стабильную элементарную частицу, то я бы сделал её в виде тетраэдра из четырёх кварков, связанных сильным взаимодействием. Вполне возможно, что Природа поступила таким же образом.
