Учёные построили Стандартную модель, которая сейчас принята в качестве основной в физике элементарных частиц. Эта модель описывает все известные частицы и позволила открыть новые.
Но никто не запрещает создавать другие модели. Модель медиосо позволила описать явления гравитации и электромагнетизма, и она позволяет рассматривать и элементарные частицы.
На этот раз рассмотрим основные частицы, о которых уже известно достаточно много. Это протон и нейтрон.
В прошлой статье была показана плоская модель нейтрона, но это только для простоты изложения. Нейтрон имеет трёхмерную структуру.
Перед тем, как перейти к их рассмотрению опишем составные части из которых будем строить протон и нейтрон. Ранее мы рассматривали электрон. Он по нашей модели состоит из одного закольцованного кванта (возбуждения среды Медиосо). Этот квант определяет и массу и заряд электрона.
Возможны разновидности такого кванта. Одна из них это позитрон. И электрон и позитрон кроме заряда обладают спином и магнитным моментом. Если принять, что для электрона вектор магнитного момента и спина противоположны (антипараллельны), то для позитрона они параллельны.
Внутри ядер атомов и внутри элементарных частиц первичные кольцевые кванты ведут себя несколько по-разному (влияют окружающие частицы и кванты). Внутри частиц первичные кольцевые кванты могут объединяться в нейтральную частицу подобную нейтрино, но не имеющую заряда, спина и магнитного момента. По этой причине такие частицы не могут быть обнаружены, если даже они существуют в свободном состоянии. Их масса равна нулю, но они служат связующим и замедлителем некоторых процессов в конструкции сложных частиц.
По известным свойствам нейтрона и протона удалось сконструировать их модели.
Они почти одинаковы и отличия на первый взгляд почти незаметны.
На рисунке изображена конструкция нуклона (общее название для нейтрона и протона). Нуклон представляет собой три вложенных друг в друга части. Внешний цилиндр, внутренний цилиндр и осевая цепочка внутри внутреннего цилиндра.
На рисунке:
1 и 2 — вид нуклона с торца.
3 — 1/3 часть развёртки боковой поверхности внешнего цилиндра.
4 — вид с торца на внутренний цилиндр.
5 — полная развёртка поверхности внутреннего цилиндра.
6 — осевая цепочка.
Зелёные кружки это первичные отрицательные кванты (в свободном состоянии это электроны). Красные кружки это первичные положительные кванты (в свободном состоянии это позитроны). Серые кружки — нейтральные элементы составленные из двух разно поляризованных первичных квантов одного типа.
Если подсчитать число зарядов в этой системе, а затем вычислить их энергию взаимодействия, то получится число близкое к известной массе нейтрона. Именно так определялось необходимо для строительства число элементов.
Нейтрон в ядре атома стабилен. Но в свободном состоянии распадается. Рассмотрим причины этого распада.
Осевая цепочка (6) нейтрона имеет на своих концах противоположные заряды. Это определяет небольшой электрический момент существующий у нейтрона.
С левой стороны (по рисунку) рядом с отрицательным зарядом находится ещё один отрицательный заряд (неустойчивая ситуация для свободного нейтрона). С правой стороны тоже соседствуют два отрицательных заряда, но они прикрыты одним положительным зарядом.
Как только нейтрон оказывается в свободном состоянии, начинается процесс установления равновесного состояния. Обе пары отрицательных зарядов начинают разделяться, и внутренний заряд выталкивает внешний за пределы всей конструкции.
В правой части кроме того, происходит объединение положительного и отрицательного первичного кванта в нейтральную частицу (электронное нейтрино).
В течение 15 минут после наступления свободного состояния нейтрон выстреливает электрон и электронное нейтрино.
В стандартной модели этот процесс рассматривается несколько иначе. В ней нейтрон испускает виртуальный W- бозон (10), который распадается на электрон и электронное нейтрино.
В результате этих событий в нуклоне осевая цепочка стала короче. Кроме того, число зарядов в ней стало нечётным, положительных зарядов теперь на один больше.
Получившийся протон получил положительный заряд.
По стандартной модели это кварки раньше имели заряд
-1/3+2/3-1/3=0, а теперь получили заряд -1/3 +2/3+2/3=1.
Спин нейтрона был равен — ½. Теперь у протона спин + ½.
Внутри частицы свои законы. Нуклон имеет три составные части. В стандартной модели их считают отдельными частицами — кварками, которые не могут существовать независимо друг от друга. Почти всё имущество нуклона поделено поровну между тремя кварками.
Число частиц в цилиндрах кратно трём. Каждому кварку принадлежит третья часть внешнего и внутреннего цилиндра. Но осевая цепочка целиком принадлежит всем трём кваркам. Спин нуклона определяется не спином элементов в осевой цепочке или в цилиндрах, а суммой частей спина, которыми владеют кварки.
Подобно тому, как это происходит с энергетическими уровнями электронов в атомах, где действует принцип Паули, который запрещает двум частицам с одинаковыми свойствами занимать один уровень, для трёх составных частей нуклона тоже действует ограничение на владение частью спина. Они могут иметь во владении спины ± ½
½ - ½ - ½ =-½.
В самом начале спин нейтрона был равен - ½. Во время событий у одного кварка поменялся цвет и он смог принять значение спина соседнего кварка. В результате спин всей системы изменился со значения минус ½ на плюс ½.
½ +½ - ½ =½.
Спин — не заряд. Он не может принимать значение, не равное ± ½ или ± 1.
Если проанализировать события с частицами участниками процесса, то на выходе получился бозон со спином +1 или электрон со спином ½ и нейтрино со спином ½.
Простой подсчёт тоже показывает изменение спина -½+½+ ½= ½.
При этом из системы ушли три лептона - позитрон со спином -½ и два электрона со спином +½.
Спин не столько количественная величина, сколько логическая. Если это учитывать, то в любой модели можно получить верное значение.
Учёные говорят, что стандартная модель не запрещает распад протона (хоть никто и не наблюдал этот процесс), который получился в процессе бета распада нейтрона. А что говорит наша модель по этому поводу?
Цилиндрические составляющие протона равновесны, как и у нейтрона. Осевая цепочка (7) тоже не имеет причин к неустойчивости. Похоже, что модель Медиосо запрещает распад протона.
Модель показала цилиндрическую форму нуклона. На практике это никогда не будет обнаружено экспериментально. Масштабы длин таковы, что действует принцип неопределённости. Поэтому эксперимент даёт только условное распределение заряда по глубине частицы.
А здесь о силном взаимодействии.
