ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Игорь Шутяев / Запись

О НЕЭЛЕМЕНТАРНОСТИ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

sh18
21.11.2006
21:58
Kein Problem! Новую так новую, хотя я до сих пор не очень понимаю прелесть "блоговости" и чаще всего пользуюсь страницей last, где все вперемежку.

Мне представляется, что в делении элементарных частиц на чистых и не чистых больше философии и соображений удобства, чем непосредственно физики. Существенным здесь является энергия связи и превалирующий механизм взаимодействий. Поэтому атом - не элементарен, а состоит из... А ядро... тоже скорее не элементарно, но так вот уж явно не "состоит из". А протон-нейтрон и совсем уже не "состоит из", хотя и хорошо описывается КХД. Но вот все-таки, скажем, электрон и нейтрино интуитивно "элементарнее" протона. В моем представлении мюон и таон столь же элементарны, но в аргументах voix есть определенная логика, которая может сбивать с пути истинного неокрепшие души типа моей. Поэтому мне и хотелось бы узнать, какова в данном случае логика рассуждений современной физики (физиков). Как вообще "состав" при больших энергиях связи согласуется с принципом неопределенности, колебаниями вакуума, релятивистской инвариантностью. И что будет дальше? Но это бог с ним, это потом...
Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

22.11.2006 03:12#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Одним из признаков композитности является аномальный магнитный момент. Он очень большой у протона и нейтрона, но также имеется у электрона, мюона и других частиц. Ну и конечно из-за композитности все ядра изотопов имеют самые разные магнитные моменты. Еще одним признаком композитности является периодичность свойств частиц (например, Гелл-Мановская классификациа мезонов, не говоря уже о таблице Менделеева). Так что фундаментальные частицы, которых насчитывается 12, которые классифицированы в некую перидическую таблицу и которые обладают аномальными магнитными моментами, с большой долей вероятности - композитны.
22.11.2006 11:10#
sh18
О неэлементарности элементарных частиц

На пост Владимира Ершова от 03:12

Это, так сказать, снаружи, и к тому же, один из признаков. А изнутри? Что значит вообще "составной"? В том же ядре, я думаю, нет как таковых протонов и нейтронов (и мезонов, if any). Cкорее всего, существует только волновая функция ядра в целом, протоны и нейтроны там функций вообще не имеют. Тогда почему составной?

22.11.2006 13:38#
voix
О неэлементарности элементарных частиц
> Cкорее всего, существует только волновая функция ядра в целом

Протон меньше ядра, однако в нем экспериментально обнаружена структура - партоны.
22.11.2006 13:34#
voix
О неэлементарности элементарных частиц
У тау-лептона магнитный момент аномальный :)
22.11.2006 13:06#
spark
О неэлементарности элементарных частиц
Давайте сначала определимся с понятиями, чтоб не было путаницы.

Обычно (повседневно) под словами "А состоит из x, y, z" подразумевается, что А состоит только из x, y, z и ничего другого. Такое определение "составности" в микромире не работает. Если вы именно про это, то да, это верно.

Но в физике, в частности, в ФЭЧ, под составностью подразумевают всё же нечто иное. А именно -- возможность разложения математического описания на составляющие блоки. Это вовсе не значит, что какую-либо величину мы представляем в виде точной суммы или точного произведения отдельных частей; это значит, что мы начинаем описывать составную частицу как систему с несколькими раздельными степенями свободы одного типа, и затем смотрим, что получается при их взаимодействии. Иными словами, если частицу можно описать как набор из нескольких степеней свободы плюс их взаимодействие, то частица считается составной. Она состоит из этих частей и -- что немаловажно -- и взаимодействия между ними.

Примеры.
Если для описания механических свойств частицы нам надо задать 6 пространственных координат, то это значит, что частицу можно представить состоящей из двух субчастиц.

Протон "состоит из кварков" в том смысле, что его свойства можно получить из свойств кварков и взаимодействия между ними. Т.е. протон состоит из кварков и связывающего их поля.

Электрон пока не удалось представить в виде "субчасти плюс их взаимодействие", поэтому и считается пока, что он несоставной.

Относительность состава

В квантовой теории поля существование чего-то становится, в каком-то смысле, уже вещью неабсолютной. Кванты уже не бессметрны, они могут исчезать и появляться. Поэтому части составной системы уже не зафиксированы, и конкретный состав составной частицы уже понятие относительное.

Самый простой пример этой относительности, как я уже подчеркивал, это переход в другую СО. Ультрарелятивистский протон состоит уже не из трех кварков. Он состоит из множества степеней свободы -- партонов, которые нельзя отождествлять с теми кварками, что были в покоящемся протоне. Слово "состоит" используется в том же смысле, что и ранее: физические свойства протона (например, сечения реакций столкновения) можно описать в виде свойств партонов плюс их "взаимодействие" (в кавычках, потому что нужны оговорки, но это не суть важно).

Еще раз подчеркну, что такая относительность состава не влияет на лоренц-инвариантные величины. Так, например, реакции столкновения высокоэнергетического протона с ядром описывается в системе покоя ядра как столкновение ядра со сложной структурой в протоне, а в СО протона -- как столкновения протона со сложной структурой ультрарелятивистского ядра.

Другой пример -- это фононы в кристалле. Кристалл состоит из атомов, но его возбуждения можно представить в виде фононов. Из чего состоит звук -- из фононов или из атомов? Формально, однозначного ответа нет -- это лишь два способа описания, два способа выбрать базовые блоки и их взаимодействие. Тот факт, что один набор блоков более удобен для вычисления, не играет существенной роли.

Некоторый вывод: более фундаментальным является сам факт составности, а не тот конкретный "базис", в котором эта составность раскладывается на составляющие.

Состав и малый параметр

Не все базисами составности частицы равноправны. Часто находится такой специфический базис, в котором почти вся динамика включена в "части", а взаимродействие между ними мало или вообще в первом приближении отсутствует. Такой базис не только очень удобен для вычислений, но и ощущается как самый естественный. Именно в нем нам "кажется, что "вот из этих-то частей" состоит частица.

С точки зрения математики, ясно, что такой базис отвечает ситуации, когда есть малый параметр -- слабость взаимодействия частей.

Возникает естественный вопрос о единственности базиса со слабым взаимодействием частей. (Эти слова можно формализовать.) Ответ: существуют примеры, когда такой базис неединствен. Например, тот же протон имеет довольно простой вид (отдельные части со слабым взаимодействием) в двух совершенно разных базисах, в двух СО: собственной СО покоя и предельно ультрарелятивистской СО.

Интересно, что в случае протона однозначной процедуры перехода от одного базиса к другому пока не придумано. Собственно, это я и имел в виду, когда говорил, что те кварки, которые конституэнты, и те кварки, которые партоны -- это по сути разные объекты, у которых есть, правда, некоторые общие характеристики. Дело в том, что последовательно переходя в СО, где протон движется всё быстрее и быстрее, мы неизбежно проходит через промежуточную ситуацию -- когда протон уже релятивистский, но еще не ультра-. И вот какие степени свободы являются главными в этом режиме -- совершенно не ясно. Собственно, именно поэтому описание адронных реакций при промежуточных энергиях -- самое сложное. В этом переходе теряется непрерывная нить, связывающая базовые степени свободы в одном базисе с базовыми степенями свободы в другом.

Возникает еще один естественный вопрос: а бывают ли составные системы, в которых вообще нельзя найти такой базис, чтоб взаимодействие стало малым. Ответа я не знаю. Если такая система существует, то это будет означать, что у нее нет естественного, интуитивно-приемлимого разделения на части. Хотя ведет себя такая система очевидно не как элементарная. Очень интересная ситуация была бы.

Пока хватит...
22.11.2006 14:28#
voix
О неэлементарности элементарных частиц
> Так, например, реакции столкновения высокоэнергетического протона с ядром описывается в системе покоя ядра как столкновение ядра со сложной структурой в протоне, а в СО протона -- как столкновения протона со сложной структурой ультрарелятивистского ядра

Ну вот разве это не говорит о том, что такие структуры носят математический, а не физический характер?

> Из чего состоит звук -- из фононов или из атомов?

Звук это все-таки идеальный объект..
23.11.2006 13:06#
sh18
О неэлементарности элементарных частиц

На пост Игоря Иванова от 22.11.06 13:06



…если частицу можно описать как набор из нескольких степеней свободы плюс их взаимодействие, то частица считается составной. Она состоит из этих частей и – что немаловажно – и взаимодействия между ними…

Спасибо, вот, что-то подобное я и понимаю как возможное определение, что такое составной. Магнитные моменты и прочие партоны – это уже вторично. В этом определении есть некоторая внутренняя, не феноменологическая логика. Каким бы ни был аномальным магнитный момент, в нем одном логики нет – если признаков композитности много, то, в принципе, я волен выбирать любые, строить  иерархии – но это будут внешние признаки.

Протон "состоит из кварков" в том смысле, что его свойства можно получить из свойств кварков и взаимодействия между ними. Т.е. протон состоит из кварков и связывающего их поля.

Вот так это и работает – там, где нельзя "посмотреть и убедиться", что еще может определять состав? Сам по себе факт, что мы не знаем связи состава покоящегося протона с составом ультрарелятивистского означает лишь, что наша теория слаба.

Я согласен, что моя идея с волновой функцией (чистым состоянием) неправильна – составные части могут быть как угодно запутаны.

22.11.2006 13:46#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Понятие "составной" конечно относительное, но эта относительность тоже относительна. При таком подходе следует отрицать существование электронов и ядер водорода, получаемых при ионизации водорода, а когда не дай бог вы сломаете ногу, то надо говорить, что это не составная часть ноги (кость) сломалась, а слегка видоизменилась ваша волновая функция. Структурные уровни на то и отделены друг от друга масштабно на несколько порядков для того, чтобы мы их могли различать и оперировать составными понятиями. Если же попытатся в одной волновой функции объять необъятное, то вы с этим необъятным так и провозитесь всю жизнь, не получив ни одного практического результата. Может кому это и подходит (типа "важен процесс, а не результат"), но все ж таки иногда интересно и отдельный структурный уровень рассмотреть и лечить, например, сломанную кость, а не некую общую волновую функцию с неопределенным результатом.
22.11.2006 13:50#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Кстати, как это только один признак? Существует столько признаков композитности "элементарных" частиц, что хоть залейся. При желании, конечно их всех можно проигнорировать. Но вы их в дверь - а они в окно.

22.11.2006 14:01#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Уважаемый Владимир Ершов!
Позвольте и мне высказаться. Существует ряд для "главной" последовательности "элементарных" частиц:

2.m(e); 2.137,036.m(e); 2.137,036.7.m(e); 2.1836,12.m(e);

Конечно же, с учётом массы, которая идет на энергию связи...

m(e) - масса электрона и позитрона, который на самом деле есть действительно элементарные частицы. Как говорят: они - партнеры кварков!
Вот так просто все решается в КХД!
22.11.2006 16:37#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Если бы было решено "все", как вы пишете, да еще так просто, то теоретики перестали бы ломать копья. Но пока наблюдается обратное - споры только разгораются. Извините, но из вашего комментария невозможно понять, о каком ряде идет речь, и что же все-таки решается. Естественно, существует много закономерностей в свойствах частиц. Это дает пищу для ума. Но пока общего согласия по-моему не достигнуто.
22.11.2006 17:23#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Конечно, в Природе устроено по фундаментальному все очень просто. Сложность нужна для социального статуса физиков-теоретиков. Мною выписан "главный" ряд из соображения рождения частиц и античастиц при внесении в вакуум нужной энергии. Для рождения электрона и позитрона энергии 2.m.c^2. Для группы мезонов энергии 2.m.c^2.137,036 и так далее. Вплоть до сверхстабильного протона.

Но тут надо иметь в виду массу, которая идет на энергию связи электронов и позитронов в частицах. Т.е. все состоит из пар электрон-позитрон. В принципе, они не могут аннигилировать в связных состояниях более тяжёлых частиц - у них существует разность в величине зарядов в 21-м знаке. Действует закон сохранения зарядов. Кроме того и массы различаются также очень мало, но различаются. Различаются так, что Природе выгодно с точки зрения минимума энергии держать более легкие электроны на орбите, чем более тяжёлые позитроны.

Именно поэтому во Вселенной преимущество за материей перед анти-материей.
Так что все состоит из пар электрон и позитрон и + электрон или позитрон для придания нужного знака заряда для зарядовых частиц. У протона "лишний" позитрон, у антипротона "лишний" электрон (без своей пары).

Реальная аннигиляция электронов и позитронов есть у свободных этих частиц. Но их заряд не исчезает, а обращается безмассовым зарядом структуры вакуума, которая необходима для трансляции света и для источника гравитации-инерции. Масса пары электрон-позитрон как бы "растворяется" в континууме структуры вакуума, который ответственен своей инерцией за ограничение скорости распространения света и за новые образования пар вещества и антивещества при достаточной энергии , вносимой в структуру вакуума.

Вот и все, что нужно для теоретической физики, но она "забраковала" светонесущую среду как ненужную.
22.11.2006 22:22#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Не скажите. Есть в природе и сложные вещи, как, например, система из нейронов, называемая мозгом. Может отсюда и происходит статус физиков-теоретиков? Насчет энергии возникновения пар частиц написано много книг и во всех из них говорится, что для рождения электронно-позитронной пары нужна энергия 2*m*c^2 (может чуть больше, а то компоненты пары останутся стоять на месте). Ну и для всех остальных частиц - то же самое. Но никто не запрещает и больше энергии туда добавить - просто дорого все это. Но мне почему-то кажется, что всего этого мало для теоретической физики. Да и со светоносной средой вы ошибаетесь - есть много статей физиков-теоретиков с "высоким статусом" использующим среду (то есть самый настоящий эфир) для описания физических явлений. И эти статьи по сей день публикуются в журналах с тем же высоким статусом (типа Phys. Rev. и т.п.). Так что "крамола" никуда не изгнана. Она тихо тлеет и поддерживается многими людьми.
23.11.2006 08:35#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Добрый день, Владимир!
Что верно, то верно - для рождения пар нужна немного больше энергии, чем
2*m*c^2=1.637420828436304e-13 Дж.

На самом деле нужно не менее
w=1.64936940e-13 Дж.

Все это написано в работе
«Тёмная» энергия и «тёмная» материя Вселенной 28/08/2006

http://www.worldspace.nm.ru/ru/index.html

Ну что-ж, я рад, что не забывают Eather в физике. Но этого мало. Надо знать структуру этого Eather ,а.
В приведенной работе есть структура вакуума (эфира). Но попытки опубликовать это в письмах Phys. Rev. не принесло удачи, как и в нашем журнале ЖТЭФ института Капицы. Мой статус маловат, даже с поддержкой нашего директора.
23.11.2006 14:37#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Уважаемый Николай Николаевич, уж вы меня извините, но честно говоря я не смог осилить вашу статью, в основном из-за ее стиля. Я вам послал по е-мейлу более подробные заметки.
23.11.2006 14:45#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Пардон! Это Вы к Николаю Николаевичу или к Анатолию Васильевичу?
23.11.2006 15:21#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Извините, Анатолий Васильевич - это я к вам (я запутался)
23.11.2006 15:37#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Ну, ничего! Меня мой стиль волнует - Вам он не понравился. А что делать? Мне уже не переучиться. Свои записи присылайте - обсудим. Правда, чем могу помочь - не знаю, но постараюсь всем, что в моих силах.
23.11.2006 17:49#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Анатолий Васильевич,
Не надо переучиваться все мы есть такие, какие есть. И дело не в том, что нравится или не нравится стиль, а в том, что некоторые вещи просто непонятны. Было бы лучше сфокусироваться по очереди на каждом из утверждений вашей статьи и рассмотреть их в отдельных статьях. Вполне возможно, что все, что вы пишете правильно, но так как этого с ходу не видно, возникают трудности с чтением вашего текста. Ну почему не написать очень короткую статью, где бы разъяснялась первая формула? Большинство людей обычно короткие статьи дочитывает до конца, а длинные - только начало и конец.

23.11.2006 18:03#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Добрый вечер, Владимир!
Только что прочел Ваше письмо и дал ответ. О статье, которую Вы имеете в виду - я намеревался написать почти монографию - "краткие очерки..." Там действительно очерки. А краткая заметка - это совсем другой жанр. Попробую улучшить "монографию" в соответсвии с Вашими рекомендациями.

Моя цель была и есть показать в наибольшем объеме приложения структуры вакуума к ряду физических явлений - от распространения ЭМВ до расщипления линий излучений атома водорода, и еще о темных энергии и материи. Как это выполнить в наиболее удобной форме? Многие авторы пишут книги по 500 старниц на эти темы. У меня будет только 31 страница.

Ну чтож поделать с большинством людей? Очень трудно удовлетворить требования всех. Вы посмотрите публикации вжурналах по физике. Это от 5 до 100 и более страниц.

Как быть - не знаю. На сайте есть большое разнообразие статей и их объймов. Например, есть коррекция вывода структуры вакуума - очень короткая статья, уточняющая вывод параметров структуры.

Спасибо.
23.11.2006 17:56#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Я имею ввиду вывод формулы для постоянной тонкой структуры.
23.11.2006 18:29#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Мне кажется, что вывод понятен. Берется уравнение энергии "фотона". Любая энергия определяется работтой силы f , которая действует на расстоянии dr.
A=W=f*dr.
Сила f=e*E - известная формула действия силы на заряд "е" в поле напряжённостью "Е". В итоге имеем -
w=e*E*dr.

Все так и изложено в статье. Это элементарная физика. А уж из равенства w=hv=e*E*dr следует вывод для alfa при задании напряженности:
E=N*(1/epsilon)*e/r^2=w/(e*dr);

Получаем, что при синусоидальной волне dr=2pi*v*r^2/с;
N=137,03599987.
в условиях "красной границы" "фотона". Она чуть больше частоты для энергии фотона в 1,022 МэВ дял придачи электрону и позитрону скорости на разлет друг от друга. Об это я где-то здесь уже писал, приводя ту малую разницу для энергии.
23.11.2006 20:29#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Для возможности вычисления N в вышеприведенном рассуждении не хватает числовых значений для величин v и W. Если их обоих принять равными энергии, необходимой для формирования электронно-позитронной пары, то они у вас сокращаются и получается стандартная формула, по которой обычно вычисляют постоянную тонкой структуры.
23.11.2006 20:55#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Ну так и должно быть в Единой Природе. Я это назвал природной тавтологией. Абсолютно все фундаментальные величины связаны между собой в круговую поруку. Нельзя, приняв все константы неизменными, пробовать выяснять как отдельная "константа" будет меняться в изменяющейся структуре вакуума. Фактически мне пришлось отдельно изучать поведение констант при изменении структуры вакуума. Это категарически неверно. Все величины связаны друг с другом - в этом хитрость Природы.

Но все это есть в моем последнем труде, стиль которого Вам так не понравился. Приходится и плохо написанный труд читать, дабы не впадать в ошибочное суждение.
23.11.2006 21:49#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
Оно так и есть - это еще Планк заметил. Кроме того, соотношения между фундаментальными константами приводятся во всех учебниках. Так зачем же эти соотношения еще раз выводить? Можно просто привести ссылку.
24.11.2006 08:29#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Доброе утро, Владимир!
Сылки? Они ужасны, особенно статья в УФН известного Окуня. Там такое нагорожено, что сам чёрт не разберется. У меня более-менее систематизировано, в печатном труде "Среда и вещество Вселенной" приведены аж три варианта "размещения" и связи главных фундаметальных констант.

Без нового пересмотра соотношений нельзя обойтись. Это важная часть представлений об устройстве Природы.
23.11.2006 18:30#
vlady
О неэлементарности элементарных частиц
А вы думаете, что те длинные статьи по 100 страниц кто-нибудь читает целиком? Сомневаюсь. Такие статьи нужны в основном для отчетов или обзоров. Они обязательны для чтения аспирантам. А свободные люди их прочтут только когда они сами вплотную занимаются тем, что описывается в такой статье. Остальные только посмотрят на введение и выводы.


23.11.2006 20:15#
rykov
О неэлементарности элементарных частиц
Нет, конечно. Если статья не вызывает у меня острого любопытсва, то я её просто пролистаю, посмотрю аннотацию и резюме. Но если статья касается природы гравитации и механизма распространения света, то это должно заинтересовать реальных физиков.
22.11.2006 17:49#
amateur
О неэлементарности элементарных частиц
По моему мнению, применительно к составляющим вещества под составностью физика традиционно понимает возможность представления одного большого пространственно протяженного объекта в виде совокупности нескольких объектов меньшей пространственной протяженности. Э т о - о с н о в н о е с в о й с т в о с о с т а в н о с т и. Комптоновская длина длины составляющих должна быть меньше комптоновской длины составного объекта.

Вопросы о возможности представить квантовые числа составного объекта в виде суммы квантовых чисел конституентов и т.д. - вторичные. Я склоняюсь к традиционной точке зрения на составность высказанную Ершовым.

Что первично - циркулярно поляризованный свет или линейно?
В 60 – е перед лицом все возрастающего числа «элементарных» частиц была высказана гипотеза субъядерной демократии - бутстрапа. Все состоят из всех. Она оказалась несостоятельной. Я думаю, что вопрос о возможности разложения волновой функции по любому базису не имеет к вопросу о составности прямого отношения.
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: 23

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


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