Новая фундаментальная роль реликтового излучения в физической картине мира. Классическая постквантовая физика. Новая парадигма - umotnas.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1страница 2
Похожие работы
Новая фундаментальная роль реликтового излучения в физической картине мира. Классическая - страница №1/2

Новая фундаментальная роль реликтового излучения в физической картине мира. Классическая постквантовая физика. Новая парадигма

 И.Д.Дмитриевский

//Полигнозис, 1(9), 2000

A new fundamental role of the CMB to the physical world. Classical physics postkvantovaya. The new paradigm


 
I.D.Dmitrievsky.

/ / Polignozis, 1 (9), 2000

 

Благодарение божественной натуре за то, что она все нужное сделала нетрудным, а трудное – ненужным.



Эпикур

Я думаю, что все это просто...



Э. Резерфорд

 

Кризис современной физики

 



На основе разработанного ранее магниторезонансного механизма слабых воздействий выполнен анализ фундаментальной симметрии, особенностью которой является невозможность с помощью какого-либо природного процесса отличить левое от правого. Установлено, что 40-летнее убеждение в нарушении этой фундаментальной симметрии в ядерной физике – закона сохранения четности в слабых взаимодействиях – может оказаться ошибочным. Обоснована гипотеза, по которой видимое нарушение упомянутого фундаментального закона, например, в бета распаде, связано с незамкнутостью системы из-за не учета  (Z°-бозон)-компоненты реликтового излучения, нерегистрируемой современными экспериментальными методами и резонансно поглощаемой ядром. Указаны возможные ошибки в истолковании результатов экспериментов S.L.Wи и др. по несохранению четности и других подобных, а также экспериментов С.Rubbia и др. по обнаружению промежуточных бозонов. Обнаруженная роль реликтового излучения носит фундаментальный и универсальный характер. Она является причиной явлений, считавшихся ранее спонтанными (например, радиоактивность). Солнечно-земные связи, установленные А.Л.Чижевским, космофизические флуктуации и корреляции по С.Э.Шнолю, ход времени по Н.А.Козыреву объясняются влиянием соответствующих компонент (переносчиков 4-х фундаментальных взаимодействий) реликтового излучения. Закономерности развития и динамика реликтового излучения определяют эволюцию биосферы и ноосферы от прошлого к будущему С позиций этой гипотезы удается по-новому подойти к разгадке причин, скрытых за фундаментальными принципами современной физики: принципа неопределенности и принципа относительности. Предложен тестовый эксперимент для проверки гипотезы. Предсказаны новые эффекты и следствия из рассмотренной концепции реликтового излучения.

 Based on a previously developed magnetic resonance mechanism weak influences the analysis of fundamental symmetry, a feature of which is the impossibility of using a natural process to distinguish left from right. Found that the 40-year conviction of violating this fundamental symmetry in nuclear physics - the law of parity conservation in weak interactions - may be wrong. Substantiates the hypothesis that the apparent violation of the aforementioned fundamental law, for example, the beta decay, due to the open system because of not taking into account  (Z °-boson) are the components of the background radiation of undocumented modern experimental techniques and resonantly absorbed by the nucleus. The possible errors in the interpretation of experimental results SLWi and others on the non-conservation of parity and similar, as well as experiments S.Rubbia and others for the detection of intermediate bosons. The observed role of the CMB is a fundamental and universal. It is the cause of the phenomena that were previously considered spontaneous (eg, radioactivity). Solar-terrestrial relationships established ALChizhevsky, cosmophysical fluctuations and correlation SEShnol, the passage of time by N. Kozyrev explained by the influence of the corresponding components (transporter 4 fundamental interactions) CMB. Patterns of development and the dynamics of the CMB determine the evolution of the biosphere and noosphere from the past to the future From the standpoint of this hypothesis can not take a new approach to unraveling the causes that are hidden behind the fundamental principles of modern physics, the uncertainty principle and the principle of relativity. We propose a test experiment to test the hypothesis. Predicted new effects and consequences of this conception of the relic radiation.

 

Традиционно в основу общей парадигмы кладется физическая картина мира. Но в общекризисной ситуации ХХ века все сильнее осознается кризис самой физики.



Обычно физики стесняются говорить о том, что квантовая механика – странна и непонятна. Стесняются, наверное, потому, что она приводит к удивительным по точности совпадения с экспериментом результатам. И все-таки, согласитесь, достигается это непонятным для здравомыслящего человека образом. Не боялись этого признавать и ведущие специалисты в области квантовой механики, такие, как Р.Фейнман1 – «...Мне кажется, я смело могу сказать, что квантовой механики никто не понимает... Если сможете, не мучайте себя вопросом: Но как же так может быть? Ибо в противном случае вы зайдете в тупик, из которого еще никто не выбирался. Никто не знает, как же так может быть»; Абдус Салам2 – «Похоже на то, что, заключив себя в рамки квантовой механики, мы построили себе дом без окон и дверей и с настолько высокими стенами, что... не очень понятно, дом это или тюрьма»; К.Мухин3 – «...Понять квантовую механику невозможно, к ней можно только привыкнуть». В наши дни парадоксы и недостатки квантовой физики обсуждают многие ученые, в частности, Пенроуз4 и Низовцев5, указывая в своих выводах на необходимость развития новой концепции физики. Однако в наше время не только укрепляется осознание условности квантовой механики, но и появляются новые идеи для выхода из кризиса прежних представлений. Достаточно серьезно, хотя и с известной долей юмора, можно сказать, что квантовая физика – это «криминальная» физика. В ее основе – нарушение фундаментальных законов. Принцип неопределенности, например, эквивалентен нарушению закона сохранения энергии. Придуман даже новый термин – «виртуальные» частицы, т.е. частицы, в отношении которых допускается нарушение связи энергии и импульса, устойчивость которой признается в отношении реальных частиц. Теория электрослабого взаимодействия Вайнберга–Салама–Глешоу строится на основе нарушения другого фундаментального закона – закона сохранения четности.

С анализа этого последнего нарушения и начнем мы поиск пути возможного возвращения от «криминала» к «законности». К мысли о необходимости этого анализа мы пришли, рассматривая интересные и загадочные закономерности в совсем другой области науки – в биофизике и экологии.

 

Общенаучная проблема слабых воздействий

 

Работами А.Чижевского, С.Шноля и многих других установлены космофизические корреляции в процессах самой разной природы – от биохимических реакций и медицинских показателей здоровья популяций до синхронных флуктуаций фликер-шумов и радиоактивности. В этих периодических процессах обнаруживается широкий спектр гармоник с периодами от долей секунды до тысячелетий. Например, хорошо известен период изменения солнечной активности, задающий периоды изменения ряда земных процессов в космических солнечно-земных связях. А.Чижевский6 показал, что с этим периодом коррелирует период возникновения эпидемий чумы, холеры и ряда других заболеваний.



Экологическое значение знания этих корреляций – огромно. Достаточно вспомнить, что еще древние китайцы создавали сельскохозяйственные календари, в которых на многие десятилетия вперед были расписаны виды на урожай различных сельскохозяйственных культур в разные годы. Исходя из них, можно было сказать, в каком году какие культуры стоит сажать, а какие не стоит. Так эффективно и экономно решалась задача обеспечения населения продовольствием. Но, несмотря на большое практическое значение известных уже древним эмпирических зависимостей, до сих пор остается без ответа вопрос о лежащих в их основе первопричинах и механизмах их действия.

Возможность прорыва в этом направлении исследований открылась довольно неожиданно на стыке двух наук: биофизики и ядерной физики. Поводом к осознанию этой связи как раз и послужило установление С.Э.Шнолем7 космофизических корреляций в биологических процессах и в явлениях радиоактивного распада изотопов.

То, что такие разные по своей природе процессы обнаруживали столь синхронную корреляцию указывало на то, что они, возможно, инициируются одним общим источником. Однако поиск такого единого источника путем перебора всех фиксируемых условий наблюдения флуктуаций оказался безуспешным. Оставалось предположить, что, если такой универсальный источник все-таки существует, то он остается скрытым от нас, нефиксируемым из-за собственной энергетической слабости и недостаточной чувствительности используемых нами приборов.

При этом, естественно, возникает вопрос, а как столь неуловимый и слабый источник, который не вступает во взаимодействие с существующими экспериментальными приборами, как же он может оказывать влияние на исследуемые системы. Механизм такого воздействия слабых сигналов рассмотрен в одной из наших ранее опубликованных работ8. Представления об этом механизме возникли при рассмотрении биологических задач. Сейчас уже ясно, что проблема слабых воздействий охватывает очень широкий круг различных явлений от упомянутых уже солнечно-земных связей до лечебного действия слабых электромагнитных полей нетепловой интенсивности.

Но понимание механизма слабых воздействий встречало непреодолимые трудности. По оценкам Д.С.Чернавского9 во всех предложенных механизмах не хватало коэффициента усиления слабого воздействия, равного, по крайней мере, 104. Именно такой коэффициент повышения эффективности воздействия слабого циркулярного поляризованного фотонного излучения в отличие от неполяризованного удалось нам экспериментально обнаружить в 1985 году10. В основу предложенного нами магниторезонансного механизма слабых воздействий помимо этого экспериментального факта было положено явление возникновения источников поляризованного излучения по механизму ядерного магнитного резонанса – ЯМР (для ионов Н+, На+, К+ и др.), электронного парамагнитного резонанса – ЭПР (для свободных радикалов) и химической поляризации ядер и электронов (для тех же ядер и радикалов) в земном магнитном поле или других постоянных магнитных полях. Нами были обнаружены и другие экспериментальные работы, которые подтверждали такое представление о механизме.

Универсальность развитого механизма позволяла использовать его и в других явлениях, в частности, при анализе неизвестных сторон механизма слабых взаимодействий в ядерной физике. На эту мысль наталкивали также естественное предположение о слабости воздействия нерегистрируемого агента, вызывающего (-распад, и поляризация электронов распада, с которой можно связать высокую эффективность слабого воздействия, несмотря на его энергетическую малость. Поначалу было просто заманчиво подвергнуть весьма жесткому испытанию универсальность разработанного биофизического механизма, приложив его к явлению, далекому от биологии. Но при проведении этого экстравагантного исследования мы были вознаграждены неожиданным установлением фундаментальной причины космофизических флуктуаций, которую мы вряд ли бы столь легко обнаружили, не обращаясь к слабым взаимодействиям в ядерной физике.

Когда С.Э.Шноль и др. обнаружили, что космофизические корреляции наряду с другими процессами проявляются и во флуктуациях радиоактивности, естественно было предположить, что это сенсационное открытие вызовет повышенный интерес физиков. Однако они не восприняли это открытие всерьез, отнесясь к нему, как к чему-то из области паранауки, что для физиков равнозначно лженауке.

В то же время в самой физике радиоактивность уже давно задала исследователям не менее удивительные загадки. В ядерной физике радиоактивность называют спонтанной (беспричинной), поскольку остается неизвестной причина ее возникновения. Формальное описание радиоактивности с использованием принципа неопределенности, туннельного эффекта позволяет достаточно точно вычислять характеристики радиоактивного распада, но это, естественно, не решает вопроса о причине распада. Более того сама постановка вопроса о причинности в ядерной физике перешла в разряд дискуссионных из-за нашей, как мне представляется, сегодняшней неспособности разобраться в том,. что скрыто за принципом неопределенности. Старому спору Эйнштейна и Бора на эту тему не видно конца. Но еще более сенсационной и загадочной, чем спонтанная радиоактивность, оказалось обнаруженное в том же бета-распаде спонтанное нарушение четности. До этого никаких сомнений в справедливости фундаментального закона сохранения четности не было, и все физики считали, что ни одно природное явление или процесс не позволяют отличить левое от правого, сам процесс от его зеркального отражения. И вдруг бета-распад (и все слабые взаимодействия) поколебал эту уверенность. Для физиков это была сверхсенсация. И тем не менее физики восприняли ее спокойно, несмотря на то, что отказываться от фундаментальных законов не в их правилах и что они до сих пор не знают механизма, нарушающего этот фундаментальный закон.

Как ни парадоксально это звучит, но появление новой загадки, обнаруженной С.Э.Шнолем, не затруднило, а, напротив, облегчило решение всех трех загадок.

Однако взаимодействие этих двух наук – физики слабых взаимодействий и биофизики воздействия слабых сигналов – было затруднено из-за существенно разных языков описания. Физики скептически относились к возможности использования для решения своих проблем соответствующих результатов, достигнутых в биофизике. А биофизики не могли воспринять общности своих проблем с физическими, т.к. не вникали в сложности теории слабых взаимодействий, развитой в ядерной физике.

Ниже мы исследуем фундаментальную физическую загадку нарушения закона сохранения четности в слабых взаимодействиях с учетом данных, полученных при исследовании космофизических корреляций и механизма слабых воздействий в биофизике. При этом мы надеемся, что результаты этого исследования помогут, в свою очередь, решить проблемы биофизические и экологические, в частности, вопрос о нахождении источника и механизма возникновения космофизических корреляций.

 

Слабые взаимодействия в ядерной физике



Открытие фундаментальной роли реликтового излучения

 

Переходя к проблеме несохранения четности в слабых взаимодействиях, заметим, что прошло уже более сорока лет с тех пор, как в 1956 году Ли и Янг опубликовали статью11, отмеченную Нобелевской премией уже в следующем после публикации году, в которой обратили внимание на возможное несохранение Р-четности в слабых взаимодействиях. Конечно, повторное обращение к этому вопросу через такой промежуток времени выглядит довольно странным. Тем более, что эксперимент Ву12 (также удостоенный Нобелевской премии и столь же быстро), как и множество последующих экспериментов, выполненных по проверке идеи Ли и Янга, подтвердили обнаруженную ими закономерность.



И хотя выход из обнаруженной Ли и Янгом ситуации допускал, в принципе, возможность альтернативы: либо а) отказ от закона сохранения четности, либо б) поиск возможной ошибки в интерпретации экспериментов, но под натиском упомянутых выше экспериментальных фактов и в результате их недостаточно критического (как мы покажем ниже) истолкования очень скоро утвердилась первая точка зрения. Справедливости ради заметим, что по тем временам этот выбор воспринимался как достаточно очевидный, да и дальнейшие успехи теоретической и экспериментальной физики слабых взаимодействий – предсказание и открытие W-бозона, открытие нейтральных токов, создание теории электрослабого взаимодействия и т.д. – на первый взгляд, еще в большей степени подтвердили обоснованность указанного выбора и в наши дни.

Однако, несмотря на все эти успехи физики слабых взаимодействий, остается нерешенным принципиальный вопрос, ясно осознаваемый специалистами. Л. Б. Окунь13, например, замечает: «Для проверки теории в полном объеме необходимо исследовать механизм спонтанного нарушения четности». К сожалению, в этом важном вопросе – за 40 лет не достигнуто ни малейшего прогресса. Дальше слов о спонтанном нарушении четности наше понимание упомянутого механизма не продвинулось ни на йоту. Следует также обратить внимание, что при той поспешности, с которой принималось решение о несохранении четности, остались незамеченными некоторые неточности в ряде заключений, вошедших потом в учебники. Я имею в виду решение «проблемы  -», с которой начался анализ слабых взаимодействий, приведший затем к идее о несохранении четности. Как известно, эксперимент показал, что одна и та же частица K+-мезон распадается в одном из каналов K+()  + + 0 с нарушением четности, в другом – K+()  +++ +- – с сохранением четности.

В последующих обзорах по слабому взаимодействию эта проблема вроде бы снималась указанием на то, что распад каона в одном из каналов (с сохранением четности) осуществляется за счет скалярного слагаемого в лагранжиане (V-А)-взаимодействия, а в другом (с нарушением четности) – за счет псевдоскалярного слагаемого. Строго говоря, такое указание следует воспринимать лишь как возможность. И против возможности, естественно, не может быть возражений. Но детальных теоретических расчетов по вопросу о том, что эта возможность действительно реализуется, до сих пор, как ни странно, не опубликовано. Но и без точных расчетов ясна весьма малая вероятность предположения о том, что объяснить эту стопроцентную (!) разницу удастся с помощью «игры» различных по сохранению четности слагаемых в гамильтониане (V-А)-взаимодействия. Значительно правдоподобней ожидать, что такое стопроцентное различие в каналах распада К-мезона связано с принципиальными различиями причин распада, а не с «игрой» слагаемых гамильтониана. (Конкретно эти причины будут указаны ниже.) Таким образом, допущенная небрежность, выдающая возможность за действительность, не позволяет нам категорично утверждать, как это принято, что «проблема  -» решена окончательно.

Добавим к сказанному, что все авторы обзоров по слабому взаимодействию неоднократно указывали, что введение в гамильтониан слабого взаимодействия современных теорий множителя (1+5) не имеет внутреннего логического обоснования, а диктуется исключительно желанием согласовать выводы теории с результатами эксперимента. В этом смысле современная теория является полуэмпирической.

Но учитывая отсутствие успехов в решении главного вопроса – о механизме нарушения четности – за столь длительный срок, не следует ли согласиться с тем, что наряду с развитием одного из выше названных направлений – (а) необходимо уделять внимание и второму (альтернативному) направлению поиска – (б), которое практически не разрабатывалось вовсе?

Излагаемые мной в дальнейшем предложения находятся в русле именно этого второго направления.

Идея предлагаемого подхода проста и прозрачна: неучет в системе той или другой частицы, нерегистрируемой в эксперименте, делает систему незамкнутой. А закон сохранения четности справедлив только для замкнутых систем.

По существу, аналогичный подход уже был однажды успешно использован в изучении того же бета-распада, когда перед физиками встала необходимость отказаться от столь же фундаментального закона сохранения энергии. И тогда Паули высказал предположение, что видимое нарушение закона сохранения энергии связано с нерегистрируемой в эксперименте частицей и определил, исходя из этого предположения и законов сохранения, ее характеристики. Эта частица была ранее неизвестна и оказалась весьма экзотичной: ее масса равнялась нулю, заряд - нулю, магнитный момент – нулю и сечение взаимодействия – почти нулю. Впоследствии ей дали имя – «нейтрино». Зарегистрировать ее непосредственно с большим трудом удалось лишь спустя четверть века. Как говорят, Паули и сам понимал, что его гипотеза выглядит неправдоподобной, но полагал, что «необходимо обсудить любой путь к спасению». Теперь известно, что Паули оказался прав.

Пора и нам решиться на этот естественный шаг, аналогичный тому, который сделал Паули в 1930 году. Конечно, сделать его можно было почти 40 лет назад, но лучше поздно, чем никогда.

Однако прежде всего выскажем два предварительных замечания.

1) Все попытки поиска новой интерпретации экспериментов типа Ву наталкиваются на отказ в их рассмотрении, аргументируемый огромным числом экспериментов, неизменно подтверждающих принятую сейчас концепцию. По моему мнению, даже это огромное число экспериментов не должно действовать на нас гипнотически. Ведь механизм проведения их однотипен, а это значит, что не учет какой-либо детали этого механизма (например, нерегистрируемой в опыте частицы), допущенный в одном эксперименте, будет в той же степени присущ и другим равноценным экспериментам. И это с неизбежностью влечет за собой одинаковость результатов во всех экспериментах этого множества. В этом смысле, все это устрашающее число экспериментов – не более, чем повторение одного единственного эксперимента.

2) Введение в рассмотрение нерегистрируемой частицы отнюдь не подорвет все достижения физики слабых взаимодействий, построенной на концепции несохранения четности. Просто экспериментальный факт видимого несохранения четности, вводимый в теорию, образно говоря, руками, будет заменен на эквивалентное действие частицы, пока не регистрируемой в эксперименте. Эта эквивалентная замена, естественно, сохранит в неприкосновенности почти все современные достижения физики слабых взаимодействий и вместе с тем сделает теорию более логичной и изящной, освободит ее от необъяснимого нарушения фундаментального закона и позволит предсказать ряд новых эффектов.

Приступим к поискам нерегистрируемой частицы (или частиц). Для определенности рассмотрим распад нейтрона – n+(x)  p+e--+ . Характеристики искомой (х)-частицы можно определить из законов сохранения четности, момента, энергии, электрического заряда и лептонного заряда. Что касается трех последних законов, то из самого эксперимента следует, что они были сформулированы для регистрируемых частиц. И, значит, для их сохранения нерегистрируемая частица (х) должна иметь электрический заряд Qx = 0, лептонный заряд Lx = 0, массу Mx  0 и энергию Ех  0. Что касается четности этой частицы, то ее можно найти из равенства четности замкнутой системы до и после распада:

Px.Pn.(–1)lx.(–1)ln = Р.Ре.Рp.(–1)l.(–1)le.(–1)lp ,

где Р и l – внутренняя четность и орбитальный момент соответствующей частицы. Принимая во внимание, что в эксперименте было установлено не сохранение четности для регистрируемых компонент, можно найти значение вновь вводимого множителя Px.(–1)lx, исходя из условия восстановления закона сохранения четности. Для этого необходимо, чтобы Px.(–1)lx = –1. Ниже будет показано, что (–1)lx = +1. С учетом этого внутренняя четность нерегистрируемой частицы – Px = –1. Заметим, что возможно и даже правильнее, как будет показано ниже, было бы пользоваться теоретическими значениями четностей частиц, не прибегая к экспериментальным результатам. Но и тот, и другой путь прежде приводили к одинаковым результатам. Именно это совпадение и служило основанием для признания того, что нарушение четности подтверждается экспериментально.

Нетрудно видеть, что полученным характеристикам отвечает не одна (я сознательно не использую бозон, выступающий здесь как виртуальная частица), а пара реальных частиц: нейтрино – антинейтрино. Действительно, заряд каждого из них равен нулю, а следовательно, и суммарный их заряд Qx=0. Лептонный заряд нейтрино равен +1 и антинейтрино равен –1, что в сумме дает Lx = 0. Наконец, масса каждого из них равна нулю, с точностью до споров о ничтожно малом отклонении ее от нуля, и, значит, сумма их масс Mx 0. Чтобы удовлетворить условию Ех  0, следует признать, что с наибольшей вероятностью этой паре отвечают реликтовые пары нейтрино-антинейтрино со средней энергией 10-3 эВ14.

Что касается четности этой пары частиц, то, как известно, внутренние четности частиц с полуцелым спином – фермионов – неопределенны, но они противоположны четностям соответствующих античастиц и, следовательно, внутренняя четность пары нейтрино-антинейтрино Px = –1. Что касается множителя (–1)lx в уравнении четности, который мы выше признали равным +1, то для пары нейтрино-антинейтрино орбитальный момент каждой из компонент пары одинаков и, следовательно, суммарный момент пары – четное число, а значит, действительно, (–1)lx = +1. Нетрудно убедиться также и в том, что в рассматриваемой системе, дополненной парой нерегистрируемых частиц со спином 1/2, не возникает проблем с выполнением законов сохранения момента и импульса.

Таким образом, уравнение -распада нейтрона, отвечающее описанному пониманию слабого взаимодействия, запишется в следующем виде: n+  p+e--+ , или n+  p+e . Объединение лептонов в пары имеет некий смысл, находящий свое оправдание в известных экспериментальных и теоретических исследованиях пары e . Что касается пары  , то ее природа нуждается в дополнительных исследованиях, но, по-видимому, это тоже не простая сумма независимых частиц, а скоррелированная пара, подобная паре фотонов, рассмотренной в известном парадоксе Эйнштейна–Подольского–Розена.

Подводя итог этой части рассмотрения заявленной проблемы, отметим, что предложенная модель не носит частный характер, а обладает достаточной общностью, одинаково применимой как к -распадам, так и - и -распадам, поскольку реликтовое излучение включает не только пары электронных нейтрино, но и соответствующие нейтрино для - и -частиц15; не идет в разрез с существующими достижениями физики слабых взаимодействий и при этом восстанавливает закон сохранения Р-четности, не входя в противоречие с известными данными экспериментов типа Ву, поскольку пара нейтрино-антинейтрино действительно не регистрируется в этих экспериментах. Что же касается обнаруженного в них несохранения четности, то эту ситуацию мы проанализируем ниже, указав конкретные недостатки в интерпретации экспериментов.

Особо следует подчеркнуть важный шаг, предпринятый в изложенном рассмотрении: установление частицы (или частиц), отвечающих характеристикам, выведенным из законов сохранения. С одной стороны, здесь нам повезло больше, чем в свое время Паули: нам не потребовалось прибегать к новым неизвестным частицам. Всем полученным характеристикам отвечает уже известная пара нейтрино-антинейтрино реликтового излучения со средней энергией 10-3 эВ и средней концентрацией п = 150 пар  /см316, возникшего по гипотезе Большого взрыва, в начальный момент, остывавшего в процессе расширения Вселенной и достигшего сейчас температуры в 2,7°К.

С другой стороны этот выбор, при всей его простоте и естественности, отнюдь не является тривиальным, поскольку традиционно «реликт» никогда не рассматривался как причина возникновения и протекания природных процессов, несмотря на его явную фундаментальность. Но, по самой сути предложенной модели и в соответствии с определенными на ее основе характеристиками искомой компоненты, требовалось обнаружить именно фундаментальный природный компонент, находящийся в очень низком энергетическом диапазоне (с тем, чтобы не нарушить закон сохранения энергии). Именно такой природный компонент, к счастью, уже был известен физикам. И оставалось только преодолеть упомянутое выше традиционное к нему отношение. При этом именно реликтовое излучение, обладающее достаточно высокой степенью постоянства во всех точках Вселенной, на редкость согласовано и непротиворечиво обеспечивало постоянство средних характеристик распада изотопов, в соответствии с изложенной моделью.

Не останавливаясь на других нетривиальных следствиях изложенной модели17, согласующихся с уже известными закономерностями, рассмотрим уязвимое место предлагаемой «сумасшедшей» гипотезы. И, памятуя о предупреждении Н.Бора, подчеркнем, что именно этот момент, по нашему мнению, делает гипотезу «достаточно сумасшедшей», чтобы она стала истинной.

Действительно, если эти частицы (нейтрино-антинейтрино) обладают столь ничтожным сечением взаимодействия (10-43 см2, по современным данным), что не регистрируются известными нам методами, то как же они будут взаимодействовать с ядром и вызывать распад, происходящий с весьма значительной скоростью? И разве это не ставит под сомнение основную идею гипотезы?

Но корректны ли такого рода оценки? Давайте не будем спешить с утвердительным ответом и проявим столь необходимый в данном случае дух сомнения. Ведь эти бесспорные, на первый взгляд, оценки основываются прежде всего на невыраженном убеждении, что никаких особенностей в поведении сечения взаимодействия нейтрино в области столь малых энергий (5. 10-4 эВ) нет. Но ведь надо признать, что ни экспериментальных, ни теоретических оснований для такого утверждения мы не имеем и что убеждение в разумности подобных оценок основывается исключительно на представлениях так называемого «здравого смысла».Однако мы уже не раз расплачивались за наше излишнее доверие к подобного рода представлениям.

Итак, с одной стороны, «здравый смысл», безоглядно верящий, что экспериментальные данные Ву и др. невозможно воспринять иначе, как смертный приговор фундаментальному закону, а теперь еще безапелляционно уверенный, что обнаружения особенностей в сечении взаимодействия нейтрино в области ультранизких энергий ждать не следует.

С другой стороны, – предложенная модель -распада, вытекающая из действия всех фундаментальных законов и имеющая своим следствием обнаружение особенности в сечении взаимодействия именно для реликтовых нейтрино. Нейтрино других энергий по этой модели не вызывают -распада вообще (иначе бы нарушался закон сохранения энергии). Это указывает на принципиальное различие в механизме взаимодействия реликтовых (10-4 эВ) и высокоэнергетических нейтрино. При этом ясно, что неправомерно оценивать сечение взаимодействия в области реликтовых нейтрино экстраполяцией из области высоких энергий.

Так что же, будем продолжать слепо доверять «здравому смыслу», а не логике фундаментальных законов?

 

Магнито-резонансный механизм слабых воздействий в биофизике

 

Что касается некорректности рассмотренных выше экстраполированных оценок, то интересно отметить, что подобная некорректность характерна не только для физики, но и для других областей естествознания, когда дело касается анализа явлений, вызываемых слабыми (часто не регистрируемыми из-за малости энергии) воздействиями. Оговоримся, что мы пользуемся термином «воздействие», а не «взаимодействие», лишь из желания подчеркнуть важность учета слабого энергетического компонента, нерегистрируемого в эксперименте. После обнаружения этого компонента правильней будет вернуться к термину «взаимодействие» как более универсальному и адекватному.



Важным для нас примером из других областей естествознания может служить известная биофизическая проблема. При анализе эффектов воздействия электромагнитных полей малой (нетепловой) интенсивности на биообъекты поначалу также полностью отрицалась принципиальная возможность таких эффектов. Делалось это на основании все той же оценки, полученной экстраполяцией из области высоких (тепловых) интенсивностей. Ошибочность такого подхода была признана лишь через несколько десятков лет.

Но некорректность такого рода оценок – это не единственная общность, характерная для явлений слабых воздействий в различных областях естествознания. Главное, что объединяет эти явления в общенаучную проблему, – это все яснее просматривающаяся общность основных, существенных закономерностей механизма слабых взаимодействий, которые, по-видимому, носят универсальный характер для различных физических, физико-химических, биологических и даже экологических систем. Методически важно использовать эту общность, поскольку природа приоткрывает свои тайны ограниченно, разрозненно и в разных областях естествознания в разное время. Отрывочность и неполнота раскрываемых нами деталей требуют для появления более или менее ясного представления не пренебрегать элементами этой мозаики, добытыми в исследованиях феноменов слабых воздействий в различных областях естествознания.

Подтверждением этого тезиса может служить и данная работа, основные идеи которой заимствованы из выполненного ранее исследования биофизического механизма действия низкоинтенсивных электромагнитных излучений на биообъекты18. При этом выяснилось, что проблема слабых воздействий различных физических факторов охватывает широкий круг неразгаданных задач в естествознании и связана с необходимостью обнаружения и раскрытия усилительного механизма, повышающего эффективность слабого воздействия. Но по оценкам Д.С.Чернавского19, во всех предложенных к тому времени механизмах не хватало коэффициента усиления слабого воздействия, равного, по крайней мере, 104.

Около 10 лет назад автору20 удалось экспериментально обнаружить такой усилительный механизм в области воздействия слабых (и только слабых!) интенсивностей электромагнитных излучений на биологические объекты (высокая эффективность активного транспорта ионов через биомембрану). Оказалось, что поляризованное излучение в 104 раз более эффективно воздействует на объект по сравнению с неполяризованным. Для проявления этого усилительного механизма необходимо и достаточно выполнение двух условий:

1) излучение должно соответствовать некоторой резонансной частоте, и его интенсивность должна быть ниже некоторого порога;

2) излучение должно быть циркулярно поляризовано. С использованием этого усилительного механизма был предложен магнито-резонансный механизм слабых воздействий21, который учитывает, что в явлении ядерного магнитного резонанса, базирующемся на эффекте Зеемана, за счет спинового расщепления энергетических уровней возникают источники поляризованного излучения.

 

Магнито-резонансный механизм действует и в ядерной физике

 

Легко заметить практически полное сходство между этим биофизическим механизмом (эффективного преодоления мембранного барьера при активном транспорте ионов) и механизмом слабого -распада (эффективного преодоления W-бозоном соответствующего потенциального барьера, например, кулоновского барьера кварка, изменяющего знак своего заряда при -распаде).



Важно, что упомянутый механизм обладает достаточной общностью, применим для широкого спектра явлений слабых воздействий и может быть без труда перенесен из области воздействия фотонов в область воздействия бозонов, подобно тому, как Ферми строил свою теорию слабых взаимодействий по аналогии с электродинамикой. Известное явление ЯМР – резонансное поглощение фотонов – должно также иметь место и в области слабых взаимодействий при аналогичном резонансном поглощении бозонов (или пар  ). В этом случае, впрочем, уместнее говорить о кварковом магнитном резонансе (КМР). Оценки показывают, что необходимые количественные условия для такого магнитного резонанса реликтовых нейтринных пар (Z-бозонов) действительно существуют. Для характерной средней энергии реликтового излучения (10-3–10-4 эВ) требуемое для резонанса расщепление энергетических уровней достигается при напряженности магнитного поля – Н=107–108 Гс, которая создается соседним кварком при расстояниях между кварками (1–10).10–13 см, что согласуется с принятой кварковой моделью и размером нуклона.

Отметим также, что этот механизм открывает путь к решению вопроса о преимущественной поляризации электронов распада – загадки, по существу, эквивалентной несохранению четности. Кроме того, идея резонанса позволяет понять, почему -распад, вызываемый реликтовыми, низкоэнергетическими нейтрино, не нарушающими закон сохранения энергии, не будет вызываться более энергетичными нейтрино.

Таким образом, перенесение упомянутого магнито-резонансного механизма слабых воздействий в область слабого -распада не вызывает серьезных затруднений. Достаточно разработанный аппарат теории ЯМР здесь может быть полностью использован. Но вряд ли уместно заниматься этим в данной статье, поскольку окончательное решение об истинности гипотезы зависит не столько от новых теоретических построений, сколько от результатов принципиально новых экспериментов, предсказываемых предлагаемым подходом.

 

Возможные новые эффекты и эксперименты по проверке реликтовой гипотезы

 

Из данной гипотезы следует, что таким новым ключевым экспериментом могли бы быть эксперименты с измененной плотностью потока резонансных пар нейтрино. Но такие эксперименты практически недоступны.



Однако сама гипотеза подсказывает один простой и достаточно доступный эксперимент. Для необходимого снижения плотности потока резонансных нейтрино можно использовать тот же -активный изотоп. Он будет поглощать именно тот энергетический набор нейтрино, который и вызывает -распад, и, стало быть, освобождая нас от необходимости выяснения и подбора условий резонанса, автоматически обеспечивает локальное понижение плотности потока резонансных нейтрино. Таким образом, скорость распада изотопа должна уменьшаться по мере проникновения в глубину объемного образца -активного изотопа (например, в толще геологического месторождения какого-либо изотопа или внутри активной зоны реактора).

Предложенная гипотеза позволяет также количественно оценить данный эффект.

В соответствии с изложенной моделью скорость распада -активного образца определяется плотностью потока пар нейтрино-антинейтрино () и сечением взаимодействия этих пар с данным изотопом () при условии достаточно малого размера образца, когда ослаблением потока нейтринных пар можно пренебречь. С другой стороны, эта же активность в соответствии с общепринятым подходом определяется постоянной распада  (или периодом полураспада Т1/2). Таким образом, dN/dt = N = N, где N – число атомов -активного изотопа. Отсюда  = /.

Плотность потока  можно оценить по концентрации реликтовых нейтрино n = 150  /см3 22 и их скорости, равной скорости света,  = nс = 4,5.1012 /см2с. Заметим, что это грубая оценка, поскольку точное значение  зависит от средней энергии и ширины резонанса и энергетического спектра реликтовых нейтрино. Кроме того, в написанном выше уравнении вероятность перехода из резонансно возбужденного в конечное или промежуточное состояние системы без достаточных обоснований положена равной единице. При учете этих уточнений  может только увеличиться.

Учитывая, что Т1/2 для -активных изотопов изменяется от 10-2с до 1018 лет23, получим   10–11  10-39 см2 и, соответственно, макроскопические сечения (для средних характеристик плотности  = 1г/см3 и атомного номера А =100)   1012  10–15 см–1. Принимая экспоненциальное ослабление плотности потока, получим для толщины изотопа, ослабляющей поток в е раз, х  10–12  1015 см. К примеру, для -изотопа с Т1/2 = 103 лет величина х  2,4 см. Однако следует иметь ввиду, что помимо этого эффекта в реальной действительности имеет место и сопутствующий ему эффект увеличения потока реликтовых нейтрино за счет возникающего при поглощении градиента. Этот диффузионный поток будет существенно нивелировать обсуждаемый эффект поглощения, хотя и не компенсировать его полностью. Поэтому для уверенной регистрации эффекта уменьшения скорости распада требуются существенно большие толщины. Именно этим объясняется отсутствие случайного обнаружения этого эффекта на протяжении многих десятков лет.

Отметим, что предсказание обсуждаемого эффекта не дает ни одна из существующих теорий, кроме предлагаемой гипотезы, а экспериментальных данных, подтверждающих или опровергающих этот эффект, мы на сегодняшний день тоже не имеем, т.к. никто до сих пор не ставил под сомнение постоянство средних характеристик распада радиоактивных изотопов, которые определялись исключительно внутренним состоянием радиоактивного атома. Проведение подобных предлагаемому экспериментов позволит решить вопрос о зависимости скорости -распада от внешнего нерегистрируемого и не учитываемого фактора.

Пока же в ожидании этих земных экспериментов можно для косвенной проверки обратиться к анализу астрофизических явлений, где условия для заметного проявления этого эффекта выполняются благодаря огромным геометрическим размерам астрообъектов.

Интересно, например, отметить, что условия для проявления рассматриваемого эффекта имеются на Солнце при осуществлении реакции синтеза водорода, относящейся к слабым взаимодействиям. Предсказываемым эффектом ослабления потока реликтовых нейтринных пар можно объяснить наблюдаемый в эксперименте дефицит солнечных нейтрино по отношению к теоретическим предсказаниям, не прибегая при этом к загадочному явлению осцилляции нейтрино24.

Этим же простым эффектом можно объяснить и нашумевшую в свое время загадку Сириуса Б, возникшую в конце 30-х годов. Тогда астрономы экспериментально нашли, что радиус Сириуса Б равен 0.023 радиуса Солнца. А физики, исходя из расчетов, основанных на термоядерных реакциях, для того же радиуса давали значение в три раза меньшее. С учетом обсуждаемого эффекта это расхождение также может быть устранено. Между прочим, если эта мысль оправдается, то это потребует корректировки наших представлений об эволюции звезд.

Возвращаясь к предложенному выше тестовому эксперименту, заметим, что если предсказанный эффект и предложенная модель слабого взаимодействия подтвердится, то это не только реабилитирует закон сохранения Р-четности в -распаде, но и откроет реальные перспективы в области новой интерпретации экспериментов по распаду каонов и нарушению СР-четности.

В рамках предложенной модели, не изменяя общности (универсальности) описанного здесь подхода к восстановлению закона сохранения четности, при котором поглощение одной пары нейтрино-антинейтрино изменяет четность на (–1), можно предложить новое объяснение «проблемы -», возникшей при исследовании распадов каонов.

Распад каона на два -мезона (с нарушением четности в прежних представлениях) обусловлен поглощением одной пары нейтрино-антинейтрино в предлагаемой модели с сохранением четности (К++   + +0; К0+ ); а распад каона на три пиона (с сохранением четности в прежних представлениях) отвечает поглощению двух пар нейтрино-антинейтрино в предлагаемой модели, что также сохраняет четность (К       ). Таким образом, в рамках предложенного подхода решается «проблема -». И помимо этого объясняется возникновение короткоживущего (КS  ) и долгоживущего (КL   ) каонов без обращения к искусственному постулату о двух состояниях К1 и К2, предложенному Гелл-Маном25, позволившему формализовать описание распадов, но не раскрывшему физических причин, скрытых за этим формализмом.

Интересно также отметить, что экспериментально обнаруженная, но необъяснимая в прежних представлениях разность масс КL и КS -m  10-5эВ, в соответствии с предлагаемой моделью, определяется энергией резонансно поглощенной пары реликтовых нейтрино, которая действительно согласуется по порядку величины с приведенным значением m. Примечательное соответствие!

Не станем останавливаться на других интересных свойствах К-мезонов. Отметим лишь, что рассматриваемая модель позволяет по новому подойти к вопросам несохранения странности, смешивания состояний К0 и анти-К0 и т.д.

Но на одном принципиальном свойстве остановиться совершенно необходимо.

Обнаруженное нарушение CP-четности26, когда в экспериментах с нейтральными К-мезонами КL в некотором числе случаев распадается как КS, с измененной четностью, можно объяснить следующим образом. В соответствии с изложенной выше моделью магнито-резонансного поглощения реликтовой нейтринной пары (Z-бозона) возможен также обратный переход из состояния КL в КS, подобный магнитной релаксации в ЯМР, с излучением виртуального Z-бозона при взаимодействии с «решеткой» (этот процесс представляется более реальным, чем вариант с поглощением третьей нейтринной пары). В таком представлении вполне естественно, что масштаб нарушения СР-четности существенно меньше стопроцентного нарушения Р-четности.

Указанный процесс релаксации КL в КS вкупе с процессами КS +  КL и другими подобными, а также распадами КL и КS являются физической причиной динамического изменения соотношения КL и КS, воспринимаемого как осцилляции каонов.

Итак, мы подвергли предложенную гипотезу разнообразным мысленным испытаниям. Качественное и количественное согласие с имеющимися достижениями физики слабых взаимодействий, универсальность подхода к различным явлениям позволяют надеяться, что она окажется близкой к истине.



Возможные ошибки в интерпретации

экспериментов по несохранению четности

 

Но если наша гипотеза (т.е. утверждение о том, что с дополнением ранее незамкнутых систем нерегистрируемой парой реликтовых нейтрино сохранение четности в слабых взаимодействиях восстанавливается) справедлива, то результаты экспериментов типа Ву27 уже нельзя объяснить нарушением закона сохранения четности и надо искать другие причины и объяснения. В этом случае искомые причины, могут быть связаны только с ошибками в проведении и интерпретации экспериментов. В частности, с неполным зеркальным отражением исследуемых замкнутых систем в эксперименте. Например, нерегистрируемое и неконтролируемое в эксперименте реликтовое нейтринное излучение в случае его анизотропии остается, естественно, не преобразованным в Р-отраженном эксперименте. Но такое объяснение вряд ли реально, поскольку маловероятно предполагать заметную анизотропию реликтовых нейтрино, а в случае их изотропии условия Р-отражения выполняются автоматически.



Но остается другая возможность, связанная с неконтролируемой в эксперименте внутренней структурой распадающегося ядра (нуклона) частицы. При проведении экспериментов типа Ву молчаливо предполагается, что рассматриваемая частица при зеркальном отражении переходит сама в себя. Но такое молчаливое убеждение представляется псевдоочевидным. Оно вполне может оказаться необоснованным и поспешным. При нашем незнании внутренней структуры ядра (нуклона) этот вопрос требует дополнительного внимания.

Кстати говоря, нередко даже выдающиеся физики допускают ошибки в истолковании нарушения закона сохранения четности. Так, например, Намбу пишет: «Не сохранение четности обычно объясняют тем, что в реальном мире существуют только левые нейтрино и правые антинейтрино»28. «...При зеркальном отражении левая поляризация нейтрино переходит в правую. Таким образом природа не стремиться поддерживать неизменной четность»29. Однако такая природная асимметрия не имеет ничего общего с нарушением закона сохранения четности. Никто ведь не делает подобного вывода из известной асимметрии в живой природе (почти стопроцентное преимущество L-аминокислот и D-сахаров, левостороннее расположение сердца и т.п.). Та же ошибка допускается и при истолковании экспериментов типа Ву. Нередко можно встретить утверждение, что асимметрия вылета электронов распада в этом эксперименте подтверждает нарушение закона сохранения четности. Само по себе это некорректно. Вывод о нарушении закона сохранения четности связан не с отсутствием симметрии вылета электронов, а с несоответствием «зеркального отображения» пускай и не симметричного вылета электронов результатам зеркального эксперимента. Подобное несоответствие, по мнению авторов, наблюдается в эксперименте Ву и ему подобных. Известно, что по разному ведут себя при зеркальном отражении полярные векторы (импульс, вектор-потенциал, напряженность электрического поля и т.д.), которые меняют знак, и псевдовекторы (орбитальный угловой момент, спин, напряженность магнитного поля и т.д.), которые знака не меняют. Исходя из этого, при инверсии координат взаимное направление спина ядра и импульса электронов распада не должно сохраниться, что вступает в противоречие с результатами зеркального эксперимента. Единственная рассматриваемая тогда возможность для устранения этого противоречия связывалась с предположением о симметричном вылете электронов. Но эксперимент показал, что вылет электронов носит явно асимметричный характер. Отсюда и родилось утверждение, что асимметрия вылета электронов равнозначна нарушению закона сохранения четности.

Нужно заметить, что других возможностей устранить названное противоречие и таким образом спасти фундаментальный закон до сих пор найти не удавалось. Но в связи с предложенной новой моделью такая возможность возникает. По новой модели, основанной на ядерном (кварковом) магнитном резонансе, поглощение реликтовой нейтринной пары требует постоянного магнитного ноля в относительно узком диапазоне, создаваемого в месте расположения одного из кварков магнитными моментами соседних кварков. Этого возможно достичь лишь при фиксированной внутренней структуре нейтрона, подобной структуре молекулы химического соединения. Расположение кварков внутри нейтрона может быть задано полярными векторами взаимного расположения d-u кварков и d-d кварков относительно спина нейтрона. Для нас сейчас важно, что из этих представлений о структуре нейтрона и правил зеркального отражения векторов и псевдовекторов следует, что зеркальное отражение нейтрона не эквивалентно самому нейтрону. А это означает, что появляется новая возможность иной интерпретации зеркального эксперимента. Эта возможность связана с некорректностью проведенных экспериментов, заключающейся в неполном зеркальном отражении исследуемой системы, в частности, в зеркальном эксперименте вместо зеркально отраженной нестабильной частицы используется сама эта частица.

То, что в реальном мире мы не обнаруживаем зеркально отраженной распадающейся частицы для проведения корректного эксперимента, не может служить оправданием для ошибочного истолкования некорректного эксперимента. Понятно, что, встав на подобную точку зрения, мы не будем иметь адекватных условий и в Р-отраженном эксперименте Ву, поскольку этот эксперимент осуществляется с обычным, а не Р-отраженным кобальтом. Этим несоответствием и будет объясняться кажущееся несохранение четности в эксперименте. Ясно, что эксперимент с обычным, а не зеркально отраженным кобальтом сводится практически лишь к повороту обычного кобальта с помощью магнитного поля, и при этом ничего другого, кроме сохранения прежнего направления вылета электронов по отношению к спину ядра, н нельзя было ожидать. Эти мысли заставляют вспомнить о размышлениях Вигнера30, Тахтамышева31 о «зеркальных частицах».

Очень интересным является вопрос детального выяснения всех особенностей физических механизмов взаимодействия реликтовых нейтринных пар с предполагаемыми хиральными нестабильными частицами. Для решения этого вопроса полезно совместное рассмотрение осуждаемого эффекта и, как ни покажется это на первый взгляд странным, во многом сходных и аналогичных эффектов оптической активности и магнитооптического эффекта Фарадея. В этом сходстве нас убеждает не только невозможность объяснить наблюдаемое вращение плоскости поляризации света без принятия во внимание, как и в рассматриваемой нами проблеме, хиральности объектов, но и то обстоятельство, что упомянутые оптические явления, по современным представлениям, связаны с эффектом Зеемана, который также лежит в основе предлагаемого нами магнито-резанансного механизма слабых воздействий. При таком совместном рассмотрении может быть выяснен ряд неясностей также и в самих упомянутых оптических явлениях. Достаточно наглядно это можно проиллюстрировать на примере давно известного магнитооптического эффекта Фарадея – вращения плоскости поляризации линейно поляризованного света, распространяющегося в веществе вдоль постоянного магнитного поля, в котором находится это вещество. До сих пор от внимания исследователей ускользало то обстоятельство, что результаты этого эффекта электромагнитных (!) взаимодействий можно интерпретировать как несохранение четности аналогично результатам Ву в слабых взаимодействиях и при сохранении той же логики рассмотрения. И это несмотря на общеизвестное утверждение, что четность не сохраняется только в одном из четырех фундаментальных взаимодействий – слабом (мы оставляем в стороне очень малое несохранение четности в ядерных32 и атомных33 явлениях, интерпретация которых, с наших позиций, тоже требует пересмотра и допускает таковой). Наблюдаемая в эффекте Фарадея асимметрия (направление вращения плоскости поляризации не изменяется при изменении направления луча относительно направления постоянного магнитного поля) аналогична асимметрии вылета электронов в эксперименте Ву. Однако не следует, на наш взгляд, поспешно интерпретировать эту асимметрию как несохранение четности без должного анализа корректности Р-отражения в сравниваемых экспериментах. По существу, мы имеем дело с той же некорректностью (нестрогостью рассмотрения полноты зеркального отражения), что и в экспериментах Ву и др.

Итак, с изложенной точки зрения, в общепринятой интерпретации экспериментов по обнаружению так называемого несохранения четности содержится не один, а два промаха. Игнорируются а) реликтовые нейтрино, инициирующие распад, и б) внутренняя хиральность распадающейся (за счет резонансного поглощения реликтовой пары нейтрино) частицы. Следует отметить, что это побочное следствие гипотезы – предположение о хиральной внутренней структуре распадающегося ядра – имеет не меньшее значение, чем сама гипотеза.

Таким образом, естественно и непротиворечиво удается не только теоретически восстановить закон сохранения четности в слабых взаимодействиях, но и объяснить результаты фундаментальных экспериментов также без нарушения этого закона. При этом рассмотренные новые модельные представления и их следствия не вступают в противоречие и не отменяют ни одного из достижений современной физики слабых взаимодействий, а, напротив, открывают новые возможности в раскрытии загадок, ранее не поддававшихся разрешению. Например, проблема -е универсальности. Опыт показывает, что во всех известных взаимодействиях мюон участвует в точности так же, как электрон, отличаясь от него только массой. Существование -е универсальности ставит перед теорией элементарных частиц важную и до сих пор не решенную проблему: поскольку принято считать, что масса частиц имеет полевое происхождение (т.е. определяется взаимодействиями, в которых участвует частица), то непонятно, почему электрон и мюон, обладающие совершенно одинаковыми взаимодействиями, столь различны по своей массе. Ответ на этот вопрос, с точки зрения предложенной нами модели, надо искать во внутренней структуре мюона как более сложной частицы. Она, надо полагать, будет аналогична кварковой структуре нуклона и состоять, например, из нескольких электронов и позитронов или других неизвестных нам частиц. При этом распад мюона будет вызываться резонансным поглощением соответствующей нейтринной пары реликтового излучения по механизму электронного парамагнитного резонанса в полном соответствии с изложенной моделью без каких-либо принципиальных дополнений. Эта модель, по крайней мере, позволяет наметить некоторые новые пути исследования для поиска ответов на поставленные вопросы. Надо исследовать внутреннюю структуру мюона; его бльшая по сравнению с электроном масса соотносится с энергией связи составляющих его частиц; помимо разницы масс важное различие между мюоном и электроном состоит в том, что первый распадается, а второй, как истинно элементарная (несоставная) частица, не распадется и т.д. Полностью аналогичный подход применим и к -мезону.

Уже из этого примера видно, какими эвристическими возможностями обладает рассматриваемая гипотеза. Но прежде, чем переходить к глобальным следствиям, вытекающим из нее, необходимо остановиться на последней важной для нас проблеме из области слабых взаимодействий: на проблеме обнаружения промежуточных бозонов и их масс. Дело в том, что измеренная в эксперименте масса бозона хорошо совпадала с теоретически предсказанной. Теоретики же, поначалу, предсказывавшие существование без массовых калибровочных полей, затем, благодаря развитию современной стандартной теории, основанной на нарушении закона сохранения четности, получали бозоны с массой 100 ГэВ. При этом, согласно стандартной теории, возникновение массы у промежуточных бозонов происходит именно при так называемом спонтанном нарушении симметрии. Отсюда понятно, что мы никак не можем оставить без внимания столь впечатляющее экспериментальное подтверждение стандартной теории, включающей в себя нарушение закона сохранения четности. В этой ситуации для нас был только один выход – обратиться к ревизии очередной работы по слабым взаимодействиям, отмеченной Нобелевской премией34. Эта безусловно уникальная работа оказалась также не свободной от нестрогостей и неясностей, преследующих с 1956 года работы по слабым взаимодействиям.

Прежде всего отметим, что подтверждение теоретических предсказаний в эксперименте35, не является столь однозначным, как принято считать, поскольку вариант интерпретации и анализа эксперимента на основе без массового бозона не рассматривался (по-видимому, под гипнозом теоретических предсказаний). Нужно также обратить внимание, что непосредственно W- и Z-бозоны не регистрировались, а их существование лишь домысливалось из регистрируемой в эксперименте пары e (точнее, лишь электрона этой пары). Но ведь результатам эксперимента абсолютно не противоречит версия, по которой пара e может быть образована непосредственно, а не через распад предполагаемого, но не наблюдаемого W-бозона. В этом случае масса покоя заменяющей бозон пары в 105 раз меньше предсказываемой теорией массы W-бозона. Важно заметить, что именно парное образование позволяет удовлетворить законам сохранения энергии и импульса даже при нулевой массе покоя этой пары, в то время как для одиночного бозона удовлетворить этим законам можно только за счет определенной массы покоя бозона, эквивалентной энергии безмассовой пары. Кроме того, схема слабого взаимодействия через промежуточный W-бозон вступает в противоречие с законом сохранения энергии, т.к. mw 100 ГэВ, а энергия пары e , например, в -распаде, не превосходит, как правило,  10 МэВ. И, наконец, время жизни предполагаемого W-бозона оценивается как 10-24 с, что опять таки не согласуется с характерным временем слабого взаимодействия, по крайней мере, на 14 порядков большим оцененной величины36. Эти соображения заставляют вернуться к более строгому анализу экспериментов по так называемому обнаружению W- и Z-бозонов и не рассматривать их опубликованную интерпретацию37, как однозначное подтверждение концепции нарушения закона сохранения четности. Эксперименты на встречных протон-антипротонных пучках38 допускает, как указано выше, принципиально другое истолкование.

 

следующая страница >>