В предыдущих статьях я пытался что-то рассказать о некоторых материалах, изложенных в учебнике, который рекомендуется для изучения в ВУЗах, таких как Московский государственный университет, Московский физико-технический институт и возможно других учебных заведениях. Книга написана учеными Б.С. Ишхановым, И.М. Капитоновым, Н.П. Юдиным, и называется “Частицы и атомные ядра”. Этот учебник одобрен высшими научными инстанциями. Я рассмотрел сначала только главу 1, которая называется “Элементарные частицы” и на этом хотел остановится, следуя поговорке – застегнул первую пуговицу не так, весь камзол на перекосяк, но потом решил продолжить изучение этой книги дальше. Я попытаюсь понять, как трактуют авторы, предложенной книги, Стандартную модель частиц.
Вот что я нашел в главе 3 книги, написанной учеными Б.С. Ишхановым, И.М. Капитоновым, Н.П. Юдиным, и названной “Частицы и атомные ядра”.
Глава 3. Фундаментальные частицы Стандартной модели.
В главе 1 авторы рассказывали об элементарных частицах, а в этой главе речь пойдет о фундаментальных частицах. Меня и заинтересовало – разные это частицы или это одни и те же частицы, но с разными названиями? Что общее у этих частиц и чем они разнятся?
Ничего не откладывая в дальний ящик, авторы сразу очерчивают круг фундаментальных частиц:
“Фундаментальными частицами Стандартной модели являются лептоны, кварки и калибровочные бозоны. Кварки и лептоны, частицы с полуцелым спином, образуют вещество. Калибровочные бозоны, частицы со спином J = 1, реализуют взаимодействие между кварками и лептонами”. (Стр. 90).
Тут же в параграфе 1 “Лептоны” приводится список лептонов.
На табличке стандартной модели они представлены зеленым цветом. Как пишут авторы учебника:
“Лептоны считаются бесструктурными частицами. Размер их <10 в -17 степени”. (Стр. 90).
Как видите здесь сомнений о бесструктурности, например, электрона не высказывается вовсе, в отличие от главы 1. Может забыли, что писали в главе 1? Хотя некоторые философские рассуждения о бесструктурности лептонов все-таки есть. Цитата длинная, но я ее все-таки приведу:
“Разумеется, лептоны должны обладать хорошо известными из курсов общей физики характеристиками – внутренним моментом количества движения – спином, массой, зарядом, магнитным моментом и, возможно, какими-то другими характеристиками (например, размерами). Хотя кажется, что эти характеристики не требуют специальных комментариев, в действительности это не так. Возьмем хотя бы размер лептонов. Если эти объекты являются фундаментальными (элементарными), за которыми нет никакой структуры, то они должны быть точечными, т. е. не имеющими размеров. Тогда естественно возникает вопрос, а что такое внутренний вращательный момент частицы и ее магнитный момент? Аналогичный вопрос можно поставить и в отношении массы. Масса определяет внутреннюю энергию частицы – энергию покоя. А что такое внутренняя энергия точечной частицы? На эти вопросы привычная классическая физика не имеет ответа. Таким образом, хотя перечисленные вполне “очевидные” характеристики частиц легко воспринимаются на слух, следует признать их не простую природу и отнести их происхождение к законам квантового мира или, точнее, к законам квантовой теории поля, являющейся теоретическим фундаментом Стандартной модели”. (Стр. 90).
Не знаю, как кому, но мне не особо то известны эти все характеристики из курсов общей физики. Может быть поэтому многие мои оппоненты советуют мне изучать школьные программы. Если с массой, зарядами и размерами я как-то совладал, то есть эти слова у меня ассоциировались с чем-то реальным, то с понятиями спин и магнитный момент было сложнее. Эти два понятия я еще мог бы как-то совместить с физическим движением частицы или ее элементов, то авторы книги указали, что спин никак не связан ни с какими физическими движениями.
Ну а утверждение, что какая-то частица или какой-нибудь физический объект не имеет никаких размеров – убивает наповал. Не помнится, чтобы об этом рассказывал в институте Сивухин Д. В.
Хорошо, давайте этот вопрос отнесем к законам квантовой теории поля. Но ведь не закон квантовой теории поля создает безразмерный объект, если бы такой существовал, его создает природа. Творцам квантовой теории поля кажется, что они подсмотрели, или, как часто говорят популяризаторы науки, угадали законы, то есть путь или алгоритм, по которому природа строит такие объекты. И какие это законы: дуализма, суперпозиции, неопределенности или какие законы? Да и что это за законы – для маленьких одно для больших другое. Как не колдуй над купюрой, она не удваивается хоть тресни. А по другим законам можно получить сколько угодно копий купюр, но со сроком в придачу.
Оказывается, что классическая наука не имеет никакого понятия о внутренней энергии точечной частицы. Да и не может быть никакой энергии в точечной частице. Такое может быть только в головах теоретиков, верящих в Большой взрыв. Пишут всяческие формулы с массой, а о массе смутные представления. И даже появилась какая-то энергия покоя, определяемая массой.
Все просто решается, если понять элементарную причинно-следственную цепочку. Что поступает из розетки на ваш компьютер? Ток. Ток – следствие чего? Движения фотонов. Движение фотонов – следствие чего? Следствие излучения фотонов при ускорении электрона. Ускорение электрона – следствие падения воды на гидроэлектростанции. Вот и все.
Все, что вы берете из розетки в виде фотонов (а другого просто ничего нет в розетке, электроны не в счет, фотоны можно взять и без проводов), хранится в электронах воды на гидроэлектростанции. Вы потом загружаете эти фотоны в электроны компьютера, электрической лампочки, утюга, электробритвы, да чего угодно.
И вот сколько фотонов вы взяли из розетки, столько и можете их распределить по своим приборам. Ни на один фотон больше. Если используете все фотоны для дела, то КПД вашей системы 100%. Об этом рассказывается в статье об энергии и законе сохранения энергии.
Видите, нет в классической теории ответов на такие вопросы: что такое внутренний вращательный момент частицы и ее магнитный момент, что такое внутренняя энергия, что такое масса. А ведь ученым отвечать на эти вопросы надо, а то спросит народ: а за что мы вас кормим? И ученые бойко отвечают: отнести их (массы, энергии, магнитный момент, спин и др.) происхождение к законам квантового мира, точнее к законам квантовой теории поля. А уж квантовая теория поля точно вам все это объяснит и растолкует, что такое масса, энергия и тому подобное, откуда оно взялось и как работает.
И как ни странно многие мои оппоненты верят в это, хотя они и не находят такого объяснения. Они просто чувствуют, что такое объяснение есть, но как им кажется несколько сложное, и поэтому не особо усвояемое.
Интересным в группе лептонов является и то, что в жизни мы можем наблюдать только электрон. Он входит в состав атомов, участвует в потоках электрического тока, работает в электронно-лучевых трубках и тому подобное. А вот мюон и тау – это коротко живущие частицы (мюон 2,19*10 в -6 степени сек, а тау 2,9*10 в -13 степени сек) и они никуда не входят, как составные части. Это просто осколки столкновения каких-нибудь частиц или в ускорителях, или даже в природе частицами, летящими на нашу Землю.
И если электронное нейтрино действительно существует (это одиночный квант. Из этих квантов и состоит электрон), то мюонное и тау нейтрино – это фотоны, которые состоят из набора квантов. Их можно обнаруживать при распаде мюона и тау.
По этим причинам считать лептоны, за исключением электрона и его нейтрино, какими-то стандартными фундаментальными частицами я бы не стал.
О кварках, глюонах и бозонах я уже писал.
Таким образом, к фундаментальным частицам Стандартной модели я бы отнес только электрон, электронное нейтрино и фотон, как составные части электрона.