ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Александр Венедюхин / Запись

ФИЛОСОФСКИЙ ОПРОС

dean
29.03.2007
08:49
В одной закрытой рассылке возник вопрос, который я бы хотел задать физикам, и не только им. Это вполне серьёзный вопрос:

Кварки существуют?
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

29.03.2007 09:04#
Философский опрос
Определите вначале слово "существуют".

Это не праздный вопрос.
Мир "существует"?

В том смысле, что наблюдаемы те последствия, которые вызывало бы это существование, - да, "существует" и "существуют".
29.03.2007 09:22#
bayak
Философский опрос
Дмитрий, а кванты существуют или "существуют"?
29.03.2007 09:57#
Философский опрос
Они существуют в форме мыслительной конструкции, удобной для описания результатов экспериментов специалистами.

Также они существуют в умах неспециалистов как всеобъясняющее загадочное нечто.)
29.03.2007 10:08#
bayak
Философский опрос
Тем самым, вы подразумеваете, что для специалистов квантованность (дискретность некоторых физических величин) не представляет никакой загадки. Не так ли?
29.03.2007 10:32#
Философский опрос
Если не вдаваться в рассуждения вокруг да около... да, так :)
Она кажется вполне естественной.
29.03.2007 14:59#
matwad
Философский опрос
Определите вначале слово "существуют".

Совершенно справедливо!
Дайте определение «существованию» как принципиальной возможности прямого обнаружения и они будут признаны несуществующими. Замените требование прямого обнаружения обнаружением косвенным, да еще определите соответствующим образом «косвенность» и они «засуществуют». Они также неуловимы сами по себе как эфир, и различие между эфиром и кварками только в одном: эфир стал ненужным ни теоретикам, ни экспериментаторам, а кварки пока еще нужны теоретикам. Станут ненужными и их выбросят, как это сделали с эфиром. А вот кванты никто не выбросит, потому что они обнаруживаются прямыми экспериментальными методами. Правда, «прямоту» экспериментального обнаружения тоже нужно определить.
А вообще-то история с эфиром и Богом показала, что когда какую-то вещь нельзя засечь экспериментально, то естествоиспытатели отправляют ее либо в историю, либо в церковь.
29.03.2007 15:14#
putnik
Философский опрос
:-)
Как в анекдоте: "Озорно, но верно... "
29.03.2007 21:11#
dean
Философский опрос
А разве можно "прямо обнаружить" что-то, мельче блохи?
30.03.2007 06:45#
Философский опрос
Вы не знаете, что фирма IBM выложила свой логотип из отдельных атомов?
Одно из применений электронного микроскопа.. (побочное...)
30.03.2007 12:02#
dean
Философский опрос
Знаю, конечно. Проблема в том, что неверно называть обнаружение с помощью электронной микроскопии - "прямым", и при этом говорить, что кварки не могут быть "прямо обнаружены".
29.03.2007 09:04#
bayak
Философский опрос
Если вас устроит философский ответ, тогда пожалуйста.

Кварки существуют в связанном виде, но не существуют по отдельности, следовательно кварки это такие необычные элементы конструкции, которые нельзя представить в виде кирпичиков материи. Вывод: частицы материи меньше кварков а кварки - это всего лишь часть материи, имеющей определённую форму (топологию), но не имеющей устойчивого состояния.
29.03.2007 21:10#
dean
Философский опрос
То есть, кварки в природе существуют? (Отдельные или нет - не так важно. Это вопрос инструментария.)
30.03.2007 08:49#
bayak
Философский опрос
Кварк можно сопотавить некоторой поверхности с краем. Причём край этой поверхности нельзя совместить с краем дырки поверхности вакуума, и поэтому кварк не существует в свободном виде. Однако край связки кварков уже гомеоморфен краю дырки поверхности вакуума, поэтому связанные кварки существуют и в свободном виде. Иначе говоря, кварк чужероден вакууму, но собственную форму (топологию) имеет, значит существует.
29.03.2007 11:19#
putnik
Философский опрос
Уверен - не существуют.

И думаю, что смог бы это доказать в несколько действий.
29.03.2007 13:56#
voix
Философский опрос
Тут был разговор на подобную тему - http://elementy.ru/blogs/users/sh18/8994/

А его начало можно найти здесь - http://elementy.ru/blogs/users/a-xandr/8409 , но там не только о кварках :)
29.03.2007 21:09#
dean
Философский опрос
Ага, спасибо! Но там много очень всего, боюсь, не смогу осознать.
29.03.2007 21:52#
voix
Философский опрос
Можно и в двух словах :)

Если рассматривать кварки в рамках теории, как элементарные частицы конкретных масс и нецелых зарядов, которые не могут существовать в свободном виде из-за конфайнмента, то вполне возможно, что они не более реальны, чем шестеренки Максвелла.

А так, наличие структуры у протона подтверждается экспериментально. Т.е. партоны, видимо, реальность. Что такое партоны, на мой взгляд, пока можно только гадать. Они могут быть, к примеру, структурой, создаваемой известными элементарными частицами, либо просто быть сгустками поля.
30.03.2007 15:30#
putnik
Философский опрос
Можно ли предположить, что партонами являются давно и хорошо известные лептоны: электрон, нейтрино и их античастицы?

Свойства и у тех, и у других - одинаковые! :-)
Плюс:
- при бетта-распаде вылетают именно эти лептоны.
- при любом свободном распаде любой тяжелой частицы, "в осадке" остаются опять же они, родимые... (протон не считаем - он тяжел и прочен) :-)
30.03.2007 21:27#
voix
Философский опрос
> Можно ли предположить, что партонами являются давно и хорошо известные лептоны: электрон, нейтрино и их античастицы?

Во-первых, правильнее было бы сказать, что партоны образуются лептонами, т.к. у лептонов заряд равен единице, а у партонов, видимо, заряд нецелый. Тем более, что партоны (кварки) в свободном состоянии не существуют.

Во-вторых, электроны и позитроны не могут входить в состав протона (нейтрона) в своем обычном состоянии по той причине, что у них полуцелый спин. Здесь же об этом говорилось.
При захвате электрона протоном его спин уносится нейтрино. Т.е. электрон при попадании в ядро лишается спина. Называть то, что при этом получилось, электроном, будет, на мой взгляд, не вполне корректно.

Более того, масса у такого захваченного "электрона", скорее всего, окажется того же порядка, что и масса пионов, на которые распадаются протон и антипротон при аннигиляции.

И потом, не думаю, что правильно говорить о том, что протон или другие тяжелые частицы состоят из каких-то частиц. Будь то электроны с позитронами или пионы с мюонами. Потому что при распаде одной и той же нестабильной частицы может образоваться, в конечном итоге, разное количество электронов и позитронов.
31.03.2007 13:43#
putnik
Философский опрос
Если не ошибаюсь, точное значение эл.заряда партонов на сегодня не известно... Почему-то в Инете везде присутствует слово "возможно"...

>Во-вторых, электроны и позитроны не могут входить в состав протона (нейтрона) в своем обычном состоянии по той причине, что у них полуцелый спин. Здесь же об этом говорилось.
При захвате электрона протоном его спин уносится нейтрино. Т.е. электрон при попадании в ядро лишается спина. Называть то, что при этом получилось, электроном, будет, на мой взгляд, не вполне корректно.


Могу предложить еще один вариант сценария обратного бетта-распада. :-)
При захвате электрона протоном, рождается пара нейтрино-антинейтрино. Нейтрино излучается, антинейтрино остается в составе нейтрона...

Впоследствии нейтрон распадается именно на эти три частицы.

При этом все частицы останутся при своих "спинах". :-)

Рождение пары ню-антиню, возможно связано с необходимостью излучения избытка кинетической энергии электрона. Ведь масса покоя образовавшегося нейтрона не может быть любой...

>Более того, масса у такого захваченного "электрона", скорее всего, окажется того же порядка, что и масса пионов, на которые распадаются протон и антипротон при аннигиляции.

Разница масс покоя нейтрона и протона равна всего 1,239 Mev.
Следовательно и суммарная масса/энергия е-ню в нейтроне будет такой же.

>И потом, не думаю, что правильно говорить о том, что протон или другие тяжелые частицы состоят из каких-то частиц. Будь то электроны с позитронами или пионы с мюонами. Потому что при распаде одной и той же нестабильной частицы может образоваться, в конечном итоге, разное количество электронов и позитронов.

Обратите внимание, Александр, что электроны и позитроны - античастицы, и при свободном распаде частицы, часть из них могут аннигилировать.
В каждом распаде - по разному.
В этом случае, при распаде одной и той же частицы, может получиться разное количество электронов и позитронов.

Т.е., канал распада с наименьшим энерговыделением покажет из чего состояла распавшаяся частица.
01.04.2007 01:50#
voix
Философский опрос
> При захвате электрона протоном, рождается пара нейтрино-антинейтрино. Нейтрино излучается, антинейтрино остается в составе нейтрона...

Идея с одной стороны симпатичная, тем более, что я как-то предлагал объяснять электронный и позитронный В-распады рождением пары электрон-позитрон и поглощением одной из этих частиц ядром.

С другой стороны, нейтрино все же необычная частица. Какая сила будет удерживать в нейтроне нейтральное нейтрино, которое к тому же практически не взаимодействует с веществом?

Потом лишенный спина "электрон" мог бы выступать в роли клея (глюона), который удерживал бы протоны в ядре. Т.е. обеспечивал бы ядерное взаимодействие.
Ведь пион, у которого спина нет, считается адроном, т.е. он участвует в сильном взаимодействии. А лептон мюон, похожей массы, в сильном взаимодействии не участвует.

Разве только система электрон–антинейтрино, у которой нет спина, может выступать в роли глюона. Остается вопрос, что их удерживает вместе, причем так долго и почему такой системы нет в свободном состоянии.

> электроны и позитроны - античастицы, и при свободном распаде частицы, часть из них могут аннигилировать

Аннигилировать могут. Только

1. Произойти это должно непосредственно в момент распада частицы. Иначе, факт такой аннигиляции был бы замечен.
2. Фотоны, которые получились при аннигиляции, должны быть полностью поглощены оставшимися частицами. Т.к. фотонных каналов распада ничтожный процент. А насколько я в курсе, фотоны на электронах рассеиваются.

Поэтому, на мой взгляд, здесь скорее распад "капли" элементарной плазмы на более мелкие "капельки" разных масс и энергий.
01.04.2007 23:31#
putnik
Философский опрос
>С другой стороны, нейтрино все же необычная частица. Какая сила будет удерживать в нейтроне нейтральное нейтрино, которое к тому же практически не взаимодействует с веществом?

Нейтрино не имеет заряда, посему остается только одна сила - гравитация...
Звучит, конечно, мягко говоря... - неправдоподобно. :-)

Центр притяжения тоже может быть только один... - электрон. :-)
Звучит - еще неправдоподобнее. :-))

Попробую пояснить, откуда взялась такая "дикая" версия.

Если продолжить аналогию модели Резерфорда, то нейтрино тоже должно быть орбитальным.

1. Электрон имеет массу покоя, и следовательно, обладает гравитационным полем. Он более чем в 170 000 раз тяжелее нейтрино, и следовательно способен удержать нейтрино на своей орбите. Вопрос только в параметрах орбиты и скорости нейтрино.

2. При бетта-распаде, нейтрино (точнее антинейтрино) всегда вылетает вместе с электроном и энергии их взаимозависимы.

3. Кроме бета-распада нейтрона, известен аналогичный бета-распад пиона. Но в нем протона уже точно нет.

4. И нейтрино, и электрон - точечноподобны. В отличие от протона.

Я попробовал посчитать радиус орбиты нейтрино вокруг электрона, получилось порядка 10-58м.
Т.е., есть такая принципиальная возможность!
Сила грав. взаимодействия между нейтрино и электроном на таком расстоянии получилась не только ощутимой, но просто "запредельной"...

Конечно, это все - только мое предположение...

PS: Почему е-ню не встречается вне нейтрона - не знаю...
Даже предположений нет...
Почему орб. электрон в атоме не имеет нейтрино "на борту", а в нейтроне (возможно) имеет - тоже не знаю... :-((
02.04.2007 13:38#
voix
Философский опрос
Расскажите, как вы рассчитали радиус орбиты нейтрино.
И откуда у вас данные о массе электронного нейтрино? Насколько мне известно, имеется лишь верхняя граница массы нейтрино. А нижняя ничем не ограничена и может быть сколь угодно малой.

Что касается гравитационного взаимодействия на таком расстоянии, то существует так называемый радиус Шварцшильда, который согласно ОТО не может покинуть ни свет, ни вещество. Для массы электрона он составляет 1.35*10-57м.

Есть еще один интересный момент. Как-то я рассчитывал радиусы элементарных частиц при условии, что часть массы частицы получается за счет энергии вращения (спина). Получилось, что для заданного спина существует ограничение на минимальный радиус, которое зависит от энергии покоя частицы R=сħ/E (частицы представлялись в виде кольца).

Для протона он составляет 2.1*10-16м, у электрона радиус не может быть меньше 3.9*10-13м, т.е. он примерно в 2000 раз больше, в соответствии с соотношением масс. Если считать, что нейтрино легче электрона в 100 000 раз, то у него минимальный радиус будет на несколько порядков больше радиуса атома :)

Считать такие частицы точечными... :)
02.04.2007 18:14#
putnik
Философский опрос
>Расскажите, как вы рассчитали радиус орбиты нейтрино.

Формула обычная. Даже стыдно сказать - арифметика...
Правда результаты по совпадению с экспериментом дает точные, как ни странно (я их потом приведу).

Чтобы там не говорили про орбиты, чтобы одно тело двигалось по орбите вокруг другого, силы, действующие на тело, должны быть уравновешены. Плюс - учтена релятивистская скорость орбитального тела. Отсюда и формула. Все как в школе...:-)

На рис. формула общая - для заряженных тел (1 - орб. тело, 2 - центр. тело).
Для нейтрино вокруг электрона - правая часть равна 0.

>И откуда у вас данные о массе электронного нейтрино? Насколько мне известно, имеется лишь верхняя граница массы нейтрино. А нижняя ничем не ограничена и может быть сколь угодно малой.

Таки, и формула, и вообще как-то известно, что и перышко и дробинка в грав. поле имеют одинаковые ускорения. То бишь, без разницы что на орбите - мячик в 1 кг или СОЮЗ-АППОЛОН... Лететь будут рядом... :-)
Иллюстрации :
02.04.2007 21:18#
voix
Философский опрос
Может вы заведете у себя в блоге еще одну тему :), типа "Строение элементарных частиц", а то мы здесь слишком ушли в сторону.
02.04.2007 22:20#
putnik
Философский опрос
Вы опять правы. :-)
Я тоже об этом подумал... :-)

Дополненная модель Резерфорда
01.04.2007 23:43#
putnik
Философский опрос
>Аннигилировать могут. Только

1. Произойти это должно непосредственно в момент распада частицы. Иначе, факт такой аннигиляции был бы замечен.
2. Фотоны, которые получились при аннигиляции, должны быть полностью поглощены оставшимися частицами. Т.к. фотонных каналов распада ничтожный процент. А насколько я в курсе, фотоны на электронах рассеиваются.


1. Согласен - только в момент распада.
2. Но в модели Резерфорда электрон - орбитальный! Следовательно может поглащать и излучать фотоны... Как в атоме...
Плюс, скорее всего он не один на орбите, а вместе с нейтрино.
29.03.2007 14:22#
light
Философский опрос
Казалось бы физика всегда открещивается от философии, но на мой взгляд одна из ее глубоких целей лежит именно в плоскости философии - ответить на вопрос как же устроен наш мир.

На Ваш вопрос существует два ответа, профессиональный и правильный.
Профессиональный ответ будет звучать так - "Да, несомненно существуют!"
Ответ профессионала не заботится о понимании далеким от физики человека слова - "существует" и потому порождает у него наивную-"религиозную" веру в то, сложность чего он себе даже не представляет.

Правильный ответ, как мне кажется, близок к такой форме:

Вспоминая Резерфорда, конечно, есть только физика и коллекционирование марок. :-) А потому физика не "простая" наука со своими определениями, в ней нет вещей заранее постулированных и недвижемых. Мы хотим подчеркнуть, что наша модель (КХД) работает очень хорошо в большинстве экспериментов! Но!

К сожалению, поступить так же, как Резерфорд 100 лет назад, мы не можем.

Утверждать с такой же легкостью и пугающей очевидностью о составе протона не получается, как некогда удалось заявить Резерфорду о структуре атома! Но, в этом и философский, если хотите, смысл физики - атаковать проблемы кажущиеся сложными и неразрешимыми. Наряду с успехами КХД у нее есть и много проблем, касающихся именно ее основных кварковых (в популярном изложении) положений. Учитывая молодость этой науки, думаю можно дать ей скидку на современную незавершенность и непричесанность.

Никогда не стоит забывать, что чем глубже проникаем мы в мир материи и атомов, тем в меньших вещах и коцепциях мы можем и должны быть уверены, а потому ясность нашего понимания существенно ограниченна нашими экспериментальными данными. Все моделии говорящие о том, что что-то "состоит" из чего-то имеют свою ограниченность и, по правде говоря, должны брать слово "состоит" в кавычки.

Как мне кажется, физик никогда не должен скатываться до горе философии вопрошающей о том - "А есть ли мир?". Физик пытается дать самому себе тот набор рациональных "доказательств" подтверждающих его картину мира.
Так вот набор этих доказательств для кварковой структуры материи гораздо сложнее и запутанней, чем для красивого экспериментального открытия Резерфорда, вещающего нам об огромном прорыве в понимании - о атомном ядре!

В заключении хотел бы отметить, что кое-что мы знаем наверняка - это то, что у частиц, которые мы раньше считали "элементарными" есть своя скрытая внутренняя структура, которая проявляется явно в экспериментах. C одних углов догадки об этой структуре, как о простой кварковой модели, являются успешными, с других углов довольно запутанными.
29.03.2007 14:58#
Философский опрос
Блестящий ответ!
29.03.2007 15:07#
putnik
Философский опрос
Да, отличный ответ!

Но хотелось бы добавить/возразить в продолжение.
Модель нейтрона, предложенная Резерфордом 100 лет назад, была тогда же отброшена. Но с тех пор прошло много времени.

Почему-то сегодня никто не задумывается, что доводы тех времен "против" его модели - уже "не работают"!

Так что, возможно, Резерфорд был прав.
И микромир устроен достаточно просто. Нейтрон, возможно, действительно подобен атому водорода...
29.03.2007 22:17#
voix
Философский опрос
> Нейтрон, возможно, действительно подобен атому водорода...

Только подобие отдаленное :)

У атома водорода спин, вроде как, равен 0 или 1. А у нейтрона спин полуцелый.
Так что при захвате протоном электрона, его спин должен уноситься нейтрино.

При образовании атома водорода из протона и электрона, ничего подобного не происходит.
30.03.2007 15:04#
putnik
Философский опрос
Все верно, отличия есть. :-)

До 1930г считали, что нейтрон распадается на протон и электрон.
В 1930г Паули предположил о существовании нейтрино, а в 1956г его эксп. обнаружили.

С тех пор мы знаем, что нейтрон распадается не на 2, а на 3(!) частицы. Каждая из которой имеет спин в 1/2. Это обстоятельство и решает проблемму!

Т.е. к модели Резерфорда просто необходимо добавить нейтрино! (точнее - антинейтрино).
Поскольку оно вылетает из нейтрона.

Удивительно, что этого никто не сделал ни тогда, ни теперь.
Видимо к моменту открытия нейтрино, модель Резерфорда уже окончательно "затоптали"... :-(

Еще удивительнее, что этот довод "против", до сих пор приводят в школьных учебниках...

Второй "железный" довод "против" (про магн. момент) - тоже на сегодня уже не действует.


Я могу доказать, используя только эксп. факты и простую логику, что шансы оказаться верной, у модели Резерфорда очень высоки, и близки к 100%.
Доказательство займет не более 10-15 шагов.

Если здесь найдется кто-нибудь, согласившийся выступить моим аппонентом, то это можно попробовать. :-)
30.03.2007 15:31#
spark
Философский опрос
Мне кажется, Вы искренне хотите стать очередной иллюстрацией к моему утверждению про чрезвычайную зашоренность дилетантов.

Т.е. к модели Резерфорда просто необходимо добавить нейтрино!
Поскольку оно вылетает из нейтрона.


Вы квантовую механику отрицаете? Если да, то раговор окончен. Если нет, то сделайте простейшую квантовомеханическую оценку: какой энергией обладает нейтрино, заключенное в объем размером с нейтрон. И затем сравните эту величину с разницей масс нейтрона и протона. Я уж не говорю о том, что никакие силы не смогут удержать нейтрино в этом объеме.
30.03.2007 16:05#
putnik
Философский опрос
Я не обидчивый, Игорь.

КМ не отрицаю.

Давайте спокойно разберемся с этим вопросом.
Он действительно важен.

Продолжите пожалуйста, приведите ваши расчеты...
30.03.2007 17:20#
sergeygubanov
Философский опрос
Расскажу забавную историю связанную с подобными моделями. В академию наук (или даже президенту страны) периодически приходят письма от всяких чудаков-изобретателей "вечных двигателей", далее эти письма "спускаются вниз" в какой-то из институтов РАН наиболее подходящей по теме письма. Так вот, когда я был аспирантом в ИТФ, к нам приходило в среднем по одному такому письму в неделю (говорят, раньше было много больше). Докторам с ними возится не хочется, заставляют студентов и аспирантов на них отвечать. Заставили меня однажды написать ответ на письмо как раз с "новейшей моделью элементарных частиц". Там один мужик представлял частицы в виде сфер. Далее решал уравнение Шрёдингера с гран-условием, таким чтоб волновая функция на сфере обращалась в ноль, ну и получал спектр масс элементарных частиц с огромной точностью совпадающий с наблюдаемыми массами. Долго я думал, на чём же его "завалить-то"? Вроде расчёты честные, ошибок не содержат, а вычисленные массы действительно численно совпадают с наблюдаемыми массами. В общем, написал ему, что мол его модель в некотором смысле подобна Боровской модели атома - хоть и выдаёт правильные ответы, но, как говорится, "не соответствует современным представлениям".

30.03.2007 17:49#
putnik
Философский опрос
Так это обычное дело... :-)
Я за свои 43 года тоже познакомился не с одним десятком подобных идей и моделей... :-)

Так было, есть, и скорее всего будет всегда.
Но если "зло" неизбежно, то его лучше упорядочить... :-)

Что касается Резерфорда, то его модель - это отдельный случай.
30.03.2007 22:14#
light
Философский опрос
:-) Боровская модель атома как раз соответствует современным представлениям, как ни парадоксально. Для интереса могу указать на то, что такой солидный журнал как Nature недавно опубликовал серьезную статью серьезных физиков про боровскую модель :-)))
Вот.
Ps: А метод оценки энергии электрона в ядре и доказательство невозможности его существования там, далеко ли это от господина Бора и сотоварищей?
31.03.2007 21:21#
putnik
Философский опрос
Если не сложно, дайте пож. ссылку.
Интересно глянуть...
31.03.2007 09:20#
bayak
Философский опрос
Любопытно стало. Этот "мужик" записывал уравнение Шредингера в сферических координатах и искал радиально-периодические решения? Насколько я понимаю, такие решения находились только для дискретного спектра масс. Интересно, а почему вас не увлекла эта тема? Или всё это вы нафантазировали? Кстати, а что в математической литературе говорится о радиально-периодических гармонических функциях, заданных в евклидовых пространствах произвольной размерности?
30.03.2007 21:29#
voix
Философский опрос
> сделайте простейшую квантовомеханическую оценку: какой энергией обладает нейтрино, заключенное в объем размером с нейтрон. И затем сравните эту величину с разницей масс нейтрона и протона. Я уж не говорю о том, что никакие силы не смогут удержать нейтрино в этом объеме

Вы полагаете, что квантовая механика справедлива для сколь угодно малых расстояний? А может за радиусом протона она уже не действует?

Что касается кинетической энергии нейтрино, как и любой другой частицы, предположительно входящей в состав нейтрона, то по закону сохранения энергии, она не может превышать энергию покоя самого нейтрона. В каком объеме она бы там не была заключена.
31.03.2007 14:18#
putnik
Философский опрос
Я бы добавил к словам Александра еще одну очевидную вещь.

Нейтрино, как известно, практически не взаимодействует с веществом (тем же нейтроном). Ему все равно как двигаться - сквозь нейтрон, или вдали от него.

И поскольку масса покоя нейтрино похоже отлична от нуля, то и скорость его может быть меньше скорости света.
Т.е. ничто не мешает нейтрино крайне медленно пересечь нейтрон, или даже остановиться в нем!

При этом кинетическая энергия нейтрино может быть любой, в том числе и нулевой.
31.03.2007 15:47#
voix
Философский опрос
> Т.е. ничто не мешает нейтрино крайне медленно пересечь нейтрон, или даже остановиться в нем!

Квантовая механика "мешает" :)

Там выводится соотношение неопределенностей, согласно которому, если частица локализована в радиусе R, то ее импульс не может быть меньше h/2R
Для электрона в ядре получается примерно 200 МэВ.
Для легкого нейтрино – гораздо больше.
31.03.2007 21:17#
putnik
Философский опрос
Нет Александр, КМ (и ПН Гейзенберга в частности) "не мешает"...

ПНГ говорит о невозможности одновременного измерения нескольких параметров частицы.

Но разве абсолютно все частицы нашего мира испытывают воздействие приборов "пытливых наблюдателей"? :-)

Что происходит с частицей, если на нее никто "не смотрит"?
Правомерно ли в этом случае применять ПНГ?

Плюс к тому, насколько я понимаю, ПНГ говорит о неопределенности измерений.
Т.е. ПНГ дает только диапазон, а не верхнюю или нижнюю границу какого-либо абсолютного значения.

В целом я не против КМ.
Она однозначно нужна для интерпретации результатов наблюдения.
Приборы действительно воздействуют на наблюдаемый объект и частицы действительно ведут себя порой как волны.
01.04.2007 00:40#
voix
Философский опрос
> Нет Александр, КМ (и ПН Гейзенберга в частности) "не мешает"...

Вы полагаете, что я сам такое придумал :)?
Посмотрите Общий курс физики Сивухина, том 5, стр. 119 и 416
Принцип неопределенности в КМ трактуется очень широко.

> Но разве абсолютно все частицы нашего мира испытывают воздействие приборов "пытливых наблюдателей"? :-)

А чем воздействие прибора отличается от воздействия "естественного" магнитного или электростатического поля :)?
И покажите мне точку пространства, где вообще нет никакого поля.
Впрочем, это не относится к теме данного блога.
01.04.2007 15:14#
putnik
Философский опрос
Да, вы правы. КМ здесь "не в тему"...
Посему я перенес ее сюда.
30.03.2007 21:26#
voix
Философский опрос
> Еще удивительнее, что этот довод "против", до сих пор приводят в школьных учебниках...

Не только в школьных :).

В вузовском учебнике общей физике Сивухина упоминается о так называемой "азотной катастрофе", как о решающим аргументе при переходе от протонно-электронной модели ядра Резерфорда к протонно-нейтронной модели.

А "катастрофа" состояла в том, что у ядра азота спин оказался целым, тогда как по протонно-электронной модели ядра он должен быть полуцелым.
В учебнике почему-то "забыли" сказать о том, что с открытием нейтрино этот аргумент полностью утратил свою силу.
29.03.2007 15:25#
bayak
Философский опрос
>Никогда не стоит забывать, что чем глубже проникаем мы в мир материи и атомов, тем в меньших вещах и коцепциях мы можем и должны быть уверены, а потому ясность нашего понимания существенно ограниченна нашими экспериментальными данными. Все моделии говорящие о том, что что-то "состоит" из чего-то имеют свою ограниченность и, по правде говоря, должны брать слово "состоит" в кавычки.

Не факт, что чем глубже, тем меньше понимание. По моему прояснение всё же должно наступить, просто ещё не достаточно далеко зашли.
29.03.2007 16:46#
putnik
Философский опрос
["Не факт, что чем глубже, тем меньше понимание. По моему прояснение всё же должно наступить, просто ещё не достаточно далеко зашли."]

Это если мы правильно идем. :-)
Но со временем ведь может оказаться, что мы идем не туда, и на основе достигнутого нельзя "опуститься еще ниже".

Время от времени кто-нибудь да напишет, что он за Новую Физику (ведь речь-то о ней, родной?). Интересно, а готовы ли мы к ней?

Мне кажется, что даже если НФ появится, то физики ее просто не заметят...
Уж больно все "закручено" вокруг СМ.

Даже сам термин "альтернатива" ("альтернативщик") сейчас приобрел негативный оттенок.

Т.е. если со временем окажется, что СМ - только мат. абстракция, у нас нет никаких шансов "копнуть глубже"... :-(
30.03.2007 09:04#
bayak
Философский опрос
>Мне кажется, что даже если НФ появится, то физики ее просто не заметят...
Уж больно все "закручено" вокруг СМ.


Не думаю, что НФ должна быть альтернативой СМ. По моему, НФ должна должна строиться на альтернативной концепции, но СМ при этом должна включаться в неё естественным образом. Не исключено, конечно, что НФ заметят не сразу, но смелость города берёт. Дерзайте!
29.03.2007 21:07#
dean
Философский опрос
А нейтроны - существуют?
29.03.2007 21:31#
light
Философский опрос
Да, несомненно, нейтроны существуют.
И не только на бумаге, но и в упомянутом Вами чисто "житейском" смысле.
В подобном контексте слова "существование" можно быть точно уверенным в существовании многих заряженных и нейтральных частиц.

Тогда как многие заряженные частицы можно наблюдать воочию, и даже некоторые из предсказаний СМ (нейтральный ток), нейтральные частицы поддаются лишь относительному (но тоже очень впечатляющему) "прямому" наблюдению. В том числе и нейтрон, по его распаду и многим другим ярким проявлениям.

Информацию по этому интересному вопросу Вы можете легко подчерпнуть из истории развития (а так же методов работы) детекторов элементарных частиц .

Также можно обратить внимание на это
http://elementy.ru/blogs/users/spark/11976/#11979
интересное обсуждение в дневнике Игоря Иванова.
29.03.2007 20:35#
spark
Философский опрос
А Вас интересует только сам вопрос (ну да, в общепринятом научном смысле слова "существуют" кварки существуют) или что-то более конкретное?
29.03.2007 21:07#
dean
Философский опрос
Не, меня как раз заинтересовал общепринятый смысл, именно "ифлософский", познавательный. То есть, вот электромагнитное поле - оно существует в природе (допустим). Существуют ли, в таком же терминологическом понимании контекста, кварки? Или кварки - не более, чем воображаемая модель. Как на это смотрят физики?
30.03.2007 02:05#
spark
Философский опрос
Несомненно существует, в любом смысле слова, нетривиальная структура протона.

Опыты с рассеянием электронов на протоне показывают, что заряд в протон не размазан по нему сплошняком, а концентрируется в очень компактных центрах, на несколько порядков более компактных, чем сам протон. То же самое касается энергии и импульса умеренно релятивистского протона: экспериментально известно, что энергия и импульс скучкованы (примерно) в трех объектах внутри протона. Эти три объекта можно назвать кварками, и тогда они несомненно существуют.

На самом деле всё более тонко, но вывода это не меняет.
30.03.2007 12:03#
dean
Философский опрос
Спасибо! Теперь ситуация ясна.
30.03.2007 13:57#
matwad
Философский опрос
Теперь ситуация ясна.

Дело ясное, что дело темное?
30.03.2007 14:09#
putnik
Философский опрос
["То же самое касается энергии и импульса умеренно релятивистского протона: экспериментально известно, что энергия и импульс скучкованы (примерно) в трех объектах внутри протона."]

Но три "скучкованных объекта" могут быть и не кварками... :-)

Аналогичные опыты проводились и в отношении нейтрона.
Вопрос к Игорю: А обноружены ли подобные 3 объекта в нейтроне?
30.03.2007 14:37#
spark
Философский опрос
Но три "скучкованных объекта" могут быть и не кварками... :-)

Известны их заряды, они дробные. Известен их спин -- половина. Но это только самые явные свойства; есть огромная масса данных, которые прекрасно воспроизводятся в кварковой модели и больше ни в чём.

Да, у нейтронов всё аналогично, только данные известны с худшей точностью Это связано с тем, что опыты проводятся не с отдельными нейтронами (их ведь толком и не ускоришь), а с дейтериевыми мишенями. Т.е. изучается рассеяние электронов на дейтроне, а затем из результатов вычитается вклад протонов (а также небольшая добавка, связанная со взаимодействием протона и нейтрона). Всё это вносит некоторые погрешности, но в общих чертах ситуация та же.
30.03.2007 15:03#
voix
Философский опрос
> Известны их заряды, они дробные

Как-то вы приводили новость, к сожалению, не смог ее найти, что кто-то получил в эксперименте с электронами дробные заряды. Или это из теории следовало.
В любом случае, измеренный дробный заряд не обязательно должен принадлежать одной частице. Он может получиться при взаимодействии нескольких частиц единичного заряда.

Так что, кварк с дробным зарядом вполне может оказаться фиктивной сущностью.
30.03.2007 15:21#
putnik
Философский опрос
Именно... :-)
Добавлю только, что в этом же обсуждении вы упомянули партоны Фейнмана.
30.03.2007 15:43#
evgueni
Философский опрос
Не, не может. Подставляя что-то где-то услышанное по аналогии Вы пытаетесь "привязать" условно ещё одну ногу вместо носа. Аналогии не рулят - их заруливают эксперименты.
30.03.2007 15:54#
spark
Философский опрос
В любом случае, измеренный дробный заряд не обязательно должен принадлежать одной частице. Он может получиться при взаимодействии нескольких частиц единичного заряда.

Не надо одну физическую ситуацию распространять на всё, что выглядит похоже. Квазичастицы с дробными зарядами возникают в определенных конденсированных средах. Это многочастичный эффект, и из-за этого кажущаяся дробность заряда возникает в достаточно медленных процессах. Это принципиально важное требование. В быстрых процессах, когда электроны не успевают повзаимодействовать, никаких дробных зарядов нет. Высокоэнергетичный фотон, попав в такую среду, поглотится каким-то конкретным электроном, с целым зарядом.

Быстролетящий протон с точки зрения сталкивающегося с ним электрона представляет собой плоский блин, в котором какая-либо динамика уже заморозилась (релятивистское замедление времени). Поэтому в жестком столкновении обменный фотон (с длиной волны много меньше размера протона) почувствует заряд именно конституента, а не какого-нибудь коллективного образования.
30.03.2007 21:42#
light
Философский опрос
"Но это только самые явные свойства; есть огромная масса данных, которые прекрасно воспроизводятся в кварковой модели и __больше ни в чём__"

Полагаю, это не потому что КХД так прекрасна, а потому что ничего серьезного взамен, насколько я знаю, пока не предложили.

Кстати сказать с многими важными проблемами у КХД как раз большие трудности, и интуитивно чувствуется, что она их не преодолеет.

1) Потенциал сильных взаимодействий так и не посчитан.
Да да, все, разумеется, помнят о недавней статье Вильчека, но компьютеры не в счет. В общем, по данному вопросу только радужные мечты. (первостепенная и до сих пор открытая задача теории)

2) Магнитный момент протона не посчитан. И даже не ясно как его считать. Серьезная фундаментальная трудность.

3) Спин протона оказался неправильным :-) , полагаю Вы об этом знаете.

4) Некоторые структурные функции вообще не имеют интерпретации в рамках КХД. Потому и результаты экспериментов дело щекотливое.

Эти проблемы автоматически указывают на абсолютно нетривиальную (не просто три кварка) динамическую структуру протона, в которой надо учитывать кроме всего и глюоны.

Вот мы и подошли ко второму ироническому вопросу, но уже для физиков - а есть ли глюоны? :-)))

Одним словом вопрос, на мой взгляд, пока в разработке, потому кварки и глюоны вынесли на публику зря.

Не имея возможности донести вопрос во всех деталях, лучше ограничиться лишь упоминанием достоверных фактов - то есть о структуре протона.

Упоминание о кварках пораждает только ненужные и бесплодные мысли-споры-дискуссии. Даже в школьной энциклопедии про них написали, что, по моему мнению, грубейшая ошибка. Сделали ее еще в советские времена.

Мне представляется совершенно неправильным описывать абсолютно сложные, большие и нетривиальные проблемы в простом, даже "очевидном" свете.
31.03.2007 00:32#
spark
Философский опрос
Вы конечно знаете некоторые слова, но в детали, похоже, не вникали. У меня нет желания подробно всё расписывать; скажу лишь, что Вы путаете КХД и наивную кварковую модель.

То, что у наивной кварковой модели есть трудности, всем разумеется известно, на то она и наивная модель, чтоб были трудности. Я тоже как-то перечислял её достоинства и недостатки. Ваши пункты 3 и 4 -- это лишь очередные пунктики того, чего не может описать наивная кварковая модель. В КХД нет трудностей ни в "спиновом кризисе", ни в структурных функциях FL и g2 (Вы про них?).

Первые два пункта -- это конечно трудности, но неизбежные. И относятся они не к КХД, а к поведению систем в режиме сильной связи вообще.

Экспериментально установлено, что при низких энергиях адроны взаимодействуют очень сильно, с константой связи порядка единицы. Это -- факт нашего мира. Какую бы Вы ни придумали простую модельку для устройства адронов, Вам неизбежно придется описывать и их взаимодействие. И Вы неизбежно погрязнете в математических трудностях, связанных с этим описанием. Эта чисто математическая трудность перекинется и на модель внутреннего устройства адронов. Она неизбежно проявится и при попытке вычислить магнитные моменты и прочие статические характеристики. Так что эта трудность есть, но она ни в коей мере не специфична для КХД.

Всё остальное -- вопрос Ваших верований.
31.03.2007 21:08#
light
Философский опрос
Вы очень верно подметили "разницу" в употребляемых терминах. Но никто не говорил, что проблема сильной связи специфична КХД, разумеется, корни ее ведут к теории поля и тории возмущений. Но это уже совсем другая тема. КХД как самая сложная версия теории поля наследует все ее слабые стороны. О которых можно долго и увлекательно говорить отдельно.

А насчет различия наивной кварковой модели и КХД Вы, как мне кажется, здорово погорячились. Можно, конечно, сказать что КХД это лагнранжиан теори поля и не заботиться, как некоторым физикам кажется, о "философии"-"интерпретации". Мне представляется это будет не очень естественно, да и очень не легко. В общем, без наивной модели я думаю к лагранжиану КХД прийти чрезвычайно непросто.

Спасибо за ссылку на Вашу заметку, полезное сообщение.

"В КХД нет трудностей ни в "спиновом кризисе", ни в структурных функциях FL и g2 (Вы про них?).
"
Да, про них. Не могли бы Вы привести пару ссылок для затравки, потому как у меня складывается несколько иное представление о предмете нашего разговора, то есть о кризисах.

30.03.2007 19:38#
dims
Философский опрос
Для того, чтобы нечто "существовало", необходимо и достаточно, чтобы (и то и то):

1) об этом нечто можно было составить мысленное представление на основе прямо наблюдаемых фактов
2) на основании представлении об этом нечто можно было вычислить прямо наблюдаемые факты

То есть, должна существовать функциональная связь с прямо наблюдаемым миром.

Данное определение можно применять рекурсивно. Например, сперва можно уяснить, что всё, что показывает электронный микроскоп -- существует. А потом уже сделать вывод о существовании мира атомов через функциональную связь с миром показываемого микроскопом.

Такой лесенкой строится всё научное представление о мире.

Есть несколько вещей, которые могут показаться несуществующими. К ним относятся: прошлое, далёкое и мелкое. Этими вещами занимаются: история, астрономия и (к примеру) микрофизика.

Кварки существуют. Во-первых, они проявляются через систематику. Во-вторых, они видны в виде партонов, причём характеристики партонов совпадают со свойствами кварков.

Однако, они, конечно же, существуют не так косно, как существуют привычные вещи. Кварки могут взаимопревращаться (точнее, "не могут не"), они могут аннигилировать и рождаться из энергии.

Однако, все эти особенности следует считать особенностями кварков, а не проблемами их существования. Зная о кварках можно предсказывать реальность, а зная реальность -- можно делать выводы о кварках. Посему они существуют.

Кстати, точно так же можно поставить вопрос о существовании нейтрино. Фактически, нейтрино открто как недостача в законе сохранения. Но эта недостача каким-то образом перемещается в пространстве и может вернуть долг. Причём концентрация случаев спонтанного возврата долга возрастает в тех местах, где велика недостача (возле ядерных реакторов). Всё это заставляет сделать вывод, что эта недостача перемещается в пространстве и т.п. образом _существует_.
31.03.2007 10:34#
dean
Философский опрос
Понятно. Спасибо.
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2724

Всего записей
и комментариев: 48547

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 22

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия