Секреты лептонов и нуклонов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Секреты лептонов и нуклонов

Океанов Е.Н.

Зимой, как известно, холодно и потому приходится одеваться теплее. Например, когда рабочее помещение плохо отапливается, хорошо на фланелевую рубашку одевать еще и свитер. Шерстяной, с синтетической ниткой, как объяснил продавец. А по приходу домой во мраке зимнего вечера свитер снимается и в это время можно наблюдать искры (микромолнии) и треск (микрогромы) электрических разрядов совсем, как во время грозы, только масштаб другой. Вот в такой вечер возникают сомнения в том, что механическая и электрическая энергии имеют различную природу. Ведь в домашних условиях пародию на грозу организует не залетная тучка, а исключительно и только движение свитера по фланелевой рубашке. То есть механическое движение. За счет работы, выполняемой в процессе снятия свитера. Но тогда естественно полагать, что природа у энергии одна - механическое движение. Все, что нынче известно о строении вещества, наводит на мысль, что всякое вещество окружено поверхностным слоем электронов, которые, как броней, защищают собою крохотные ядра атомов от физиков-теоретиков. Ядро атома удерживает каждый их своих электронов чем-то вроде упомянутой пружины (или даже нескольких пружинок), которая может закручиваться или раскручиваться в определенных пределах (пока электрон не оторвется или не сломается по тем или иным причинам). Например, при воздействии других электронов. В частном случае со свитером электроны вещества, из которого сделан свитер, когда его снимают, трутся об электроны вещества, из которого сделана фланелевая рубашка. И те, и другие электроны, возможно, начинают вращаться от этого трения друг об дружку (как шарики в автомате розыгрыша спортлото). От этого вращения их пружинки закручиваются до невероятности и накапливают механическое напряжение (заряд энергии, если так хочется), которое и превращается в электрический заряд. Это превращение обусловлено, надо думать, свойствами электронов, ядер атомов, их пружинками и чем-то еще, наверное... И, несмотря на явно электрический характер микромолний и микрогромов разряда этого заряда, природа его энергии все-таки механическая. Ибо, если Вы своей мышечной силой снимаете свитер, то Вы именно и определяете механическую природу этой энергии. А то обстоятельство, что в этом процессе обнаруживают себя электрические проявления этой механической энергии, заставляет задуматься о том, как могут быть связаны электроны с механической энергией. Несмотря на возможную крамолу в рассуждениях. Поэтому полезно изучить какой-либо физический объект со свойствами, близкими таким свойствам электрона, как наличие волновых и корпускулярных проявлений.

Пусть таким физическим объектом является замкнутый колебательный контур. Он представлен на рис.1 и состоит из последовательно включенных конденсатора , катушки индуктивности и резистора . В такой электрической цепи баланс напряжений подчиняется уравнению:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.1.

, (1)

где - электрический ток в функции времени , протекающий по цепи. Из курса электротехники известно, что резонансная угловая частота такого контура определяется соотношением:

Уместно напомнить, что электрический заряд выражается через электрический ток интегралом:

, (2)

где - некая зарядовая функция времени , а - константа интегрирования. При этом электрический ток выражается через зарядовую функцию в виде ее первой производной по времени:

,

а производная электрического тока - в виде второй производной зарядовой функции:

На этом основании уравнение (1) напряжений можно выразить через зарядовую функцию:

(3)

Ясно, что представленный на рис.1 контур является частным случаем замкнутой электрической цепи, в которой, как это следует из схемы и уравнения (1), явным образом не просматривается источник энергии. Между тем, уравнение (3) указывает на объективную возможность существования такой цепи с внутренним источником энергии в виде собственного постоянного электрического заряда :

 (4)

И действительно, в природе существует объект, который обладает минимальным постоянным электрическим зарядом и колебательными свойствами контура - электрон с его волновыми и корпускулярными свойствами. То есть, электрон являет собой, по крайней мере, один такой частный случай электрической цепи, который удовлетворяет и уравнению (1), и уравнению (3). Можно предположить, что физически электрон представляет собой аналогичный контур, отличительной особенностью которого является наличие в нем внутреннего элементарного электрического заряда , причем этот заряд во внешней (по отношению к электрону) среде проявляет себя с отрицательным знаком. То есть, это модель «идеального» электрона в том смысле, что внешнее воздействие на него отсутствует (а это в реальной действительности, скорее всего, невозможно). Для такой модели электрона уравнение баланса напряжений равно:

и его уместно преобразовать в уравнение баланса электрического заряда:

(5)

Разделив уравнение (5) на произведение , его легко привести к классическому линейному неоднородному дифференциальному уравнению с постоянными коэффициентами:

 (6)

В этом уравнении круговая частота характеризует упругость среды, в которой изменяется электрический заряд, а отношение характеризует сопротивление этой среды изменению электрического заряда. Этому уравнению соответствует однородное уравнение:

, (7)

общее решение (с константами интегрирования и ) которого имеет вид:

, (8)

где - корни характеристического уравнения:

(9)

Корни характеристического уравнения можно представить в комплексном виде:

, (10)

где и . При этом полезны соотношения:

и

В соответствии с равенством (10) общее решение (8) принимает вид:

, (11)

где и - частные решения, суммой которых и является общее решение однородного уравнения (7), а и - произвольные постоянные. Метод вариации произвольных постоянных предполагает справедливость системы уравнений:

, (12)

где и - производные констант в предположении их функциями. Решениями этой системы являются равенства:

и , (13)

откуда следует:

и , (14)

где и - константы интегрирования производных (13). На этом основании общее решение неоднородного уравнения (6) равно:

(15)

и легко приводится к виду:

(16)

При начальном условии начальный заряд электрона должен принимать значение:

, (17)

откуда следует:

(18)

Электрический ток в электроне определяется равенством:

(19)

При начальном условии он принимает начальное значение :

(20)

Отсюда следует:

 и (21)

В итоге общее решение неоднородного уравнения (6) равно:

(22)

При этом уместно предположить, что переменная составляющая функции (22) изменяется в области значений:

Поэтому следует ожидать справедливость равенства:

Теперь надо учесть, что электрон является стабильной частицей, время жизни которой исчисляется миллионами лет. Это означает, что электрон удовлетворяет условию:

,

следствиями которого оказываются равенства:

,

Поэтому в итоге общее решение (22) принимает вид:

 (23)

Отсюда определяется электрический ток:

(24)

Чтобы выявить корпускулярные свойства «идеального» электрона, достаточно определить его массу . Для этого уравнение (5) баланса напряжений следует почленно умножить на ток, получив уравнение баланса мощностей:

(25)

Представляется очевидным, что в трехмерном пространстве электрона с базисом электрический заряд является функцией координат:

Ее дифференциал, как известно, выражается через частные производные:

(26)

и представляет собой скалярное произведение вектора градиента заряда на вектор дифференциала радиус-вектора:

(27)

Вектор градиента заряда, как известно из теории поля, равен:

Однако равенство (27) позволяет выразить его и в виде производной:

, (28)

где - вектор скорости. Вот через градиент именно в таком виде и можно выразить уравнение (25) баланса мощностей:

(29)

При условии это уравнение можно почленно разделить на скорость, получив уравнение баланса механических сил, выраженное в электрических характеристиках, или механическое уравнение «идеального» электрона:

(30)

Его удобно преобразовать к виду:

(31)

и напомнить, что в механике подобное уравнение, как известно, описывает движение некоторой массы в пространстве и имеет вид:

, (32)

где - масса, движущаяся в некоторой среде, - характеристика сопротивления среды движению этой массы, - характеристика упругости этой среды, - механическая сила внешнего воздействия на движущуюся массу. Ее отрицательный знак в правой части уравнения (32) означает, что на самом деле это внутренняя сила движущейся массы, лишь проявляющая себя во внешнем пространстве с отрицательным знаком.

Уравнения вида (32) принято нормировать по массе, преобразуя их в уравнения баланса напряженностей силового поля:

, (33)

где h - коэффициент сопротивления, k - коэффициент упругости (возврата) или циклическая частота. Исходя из физической неразличимости электрической и механической энергий, уместно в уравнении (31) множитель перед ускорением полагать массой:

(34)

и по этой массе нормировать уравнение (31):



После выполнения алгебраических преобразований этот результат нормирования принимает вид:

(35)

Из сравнения уравнений (33) и (35) следуют равенства:

и (36)

В силу упомянутой неразличимости энергий должно выполняться равенство:

(37)

На этом основании второе из равенств (36) принимает вид дифференциального уравнения:

(38)

Здесь уместно пояснение.

Переопределение понятия скаляра [1] и, как следствие, правила его использования позволяет левую часть равенства (43) представить в виде тройки самостоятельных величин:

Представляют также интерес и соотношения:

Но упомянутое переопределение предполагает, что операция извлечения квадратного корня из скалярной величины должна осуществляться для каждой составляющей этой скалярной величины независимо от других составляющих. То есть, должно выполняться равенство:

На этом основании уравнение (38) принимает вид:

(39)

Его общее решение равно:

, (40)

где - константа интегрирования. При начальном условии модуль радиус-вектора принимает некоторое начальное значение :

 (41)

Отсюда следует:

(42)

Поэтому общее решение (40) неоднородного механического уравнения (35) «идеального» электрона в итоге принимает вид:

(43)

Из этого выражения следует, что радиус-вектор определяет собственное геометрическое пространство электрона. Следовательно, внутри электрона имеет место скорость , модуль которой равен:

(44)

Модуль вектора градиента заряда в электроне равен:

(45)

Следовательно, в соответствии с равенством (34) масса электрона равна:

(46)

Вот эта масса и определяет в полной мере корпускулярные свойства электрона в рассматриваемой контурной модели.

Да, но надо уяснить, в какой мере полученные характеристики действительно относятся к электрону. Для этого уместно воспользоваться уравнением (25) баланса мощностей. С учетом почти неограниченного времени жизни электрона оно принимает вид:

(47)

Это означает, что общее выражение мощности электрона имеет вид:

(48)

Отсюда следует, что полная энергия электрона определяется константой:

(49)

Составляющие интеграла в этом выражении равны:

(50)

(51)

(52)

Соответственно, выражение (49) принимает вид:

(53)

При начальном условии энергия (53) принимает вид:

(54)

Здесь первое слагаемое выражает магнитную энергию покоя, а второе слагаемое - электрическую энергию покоя, причем, как известно, по абсолютной величине они равны между собой. Поэтому константа принимает значение полной энергии покоя электрона:

Но значение энергии покоя электрона входит в число универсальных мировых констант, поэтому равенство:

является одним из надежных критериев проверки полученных результатов.

Уравнение (32) баланса сил можно почленно умножить на скорость , получив уравнение баланса механических мощностей:

(52)

С учетом стабильности электрона это уравнение преобразуется к виду:

(53)

Здесь интерес представляет только первое слагаемое, позволяющее получить кинетическую энергию электрона:

(54)

Кинетическая энергия покоя :

(55)

должна быть равна магнитной энергия покоя:

(56)

Это тоже один из критериев проверки.

Но сначала следует определиться с понятием радиуса электрона. Так называемый классический радиус электрона входит в число универсальных мировых констант и сомнению не подлежит. Вместе с тем, этот радиус до сих пор не удается подтвердить экспериментально, и потому он определен по формальному признаку, как радиус некоторого эквивалента. Между тем, электрон, обладая массой покоя, порождает некое локальное физическое пространство, которое просто обязано выходить за рамки классического радиуса (вследствие чрезвычайно высокой объемной плотности массы), оставаясь ограниченным. То есть, электрон можно представить себе в виде плотного ядра с некоторым радиусом, окруженного менее плотной оболочкой с радиусом , который можно назвать действующим. Такое представление провоцируется еще одной универсальной мировой константой - постоянной тонкой структуры, поскольку под тонкой структурой электрона уместно понимать именно указанную оболочку. Но это означает, что классический радиус электрона и его действующий радиус должны быть связаны соотношением:

Конечно, это всего лишь предположение, которое и надлежит проверить.

Энергия покоя электрона может быть выражена, как известно, через собственную частоту электрона и постоянную Планка:

Отсюда определяется собственная частота электрона (частота покоя электрона):

Функции (43) и (44) дают основание полагать, что радиус-вектор и скорость в электроне ортогональны, а это означает «чистое» вращение собственного пространства электрона вокруг начала отсчета. То есть, электрон в грубом приближении представляет собой волчок или гироскоп. Как известно, чем лучше сбалансирован гироскоп, тем меньше его прецессия вокруг оси вращения и, следовательно, тем меньшее воздействие оказывает гироскоп на окружающее его пространство. А это воздействие носит очевидный волновой характер. Таким образом, прецессия волчка есть его инструмент волнового воздействия на внешнюю среду. Воздействие тем эффективнее, чем меньше осевая симметрия. Если масса волчка сосредоточена на расстоянии от оси вращения, его прецессия максимальна. На этом основании в электроне следует ожидать несимметричное распределение массы, которое формирует волну прецессии. Один период этой волны всегда точно укладывается на длине окружности прецессии. Вот эта волна и осуществляет акт передачи (или отъема) энергии во внешнюю среду за один цикл - за один оборот вращения. Пусть, например, роль плохо сбалансированного волчка выполняет некоторая точечная масса на краю воображаемого круга с радиусом , равномерно вращающегося в своей плоскости. Пусть основное направление определяет некая независимая неподвижная прямая проходящая через центр круга, и на этой прямой зафиксирована реперная точка на расстоянии от центра круга. Пусть, наконец, началом процесса считается совпадение точечной массы с реперной точкой, соответствующее нулевому значению угла поворота:. При этом волна в направлении точечной массы еще не выходит за пределы круга (еще нет воздействия на внешнюю среду). То есть, нули волны приходятся на противоположные края круга и его центр. При повороте круга на угол нули волны радиально смещаются в парциальном направлении на расстояние :

и именно на это расстояние волна выходит за край круга в направлении точечной массы, которая, собственно, и осуществляет воздействие на внешнюю среду в направлении полного ускорения вращательного движения в этой точке внешнего пространства, как это показано на

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.2.Радиальное смещение волны по мере вращения.

рис.2. Там же показано радиальное смещение другой парциальной волны в другую точку внешнего пространства под углом . Силы и пропорциональны точечной массе и полному ускорению :

,

где - радиус круга, - вращательное ускорение, - центростремительное ускорение. Таким образом, несбалансированный волчок при вращении всего лишь одной волной (то есть, волной на одном периоде) за один оборот порождает веер парциальных волн во внешнем пространстве, которые энергию этой одной волны (например, внутренней волны волчка) распространяют во внешнем пространстве по некоторой спирали мелкими частями.

Так вот, собственной частоте электрона соответствует собственная длина волны:

,

где - радиус вращения несбалансированной массы, который и является действующим радиусом электрона:

Оказывается, точно такое же значение имеет отношение:

,

где - постоянная тонкой структуры электрона - одна из универсальных мировых констант. Это следует понимать не как совпадение, а как подтверждение предположения о сущности тонкой структуры электрона. Далее. Заряд электрона по абсолютной величине равен элементарному заряду , который входит в число универсальных мировых констант:

и позволяет определить градиент заряда в электроне:

Круговая частота электрона равна:

Для электрического тока покоя в электроне предполагалось справедливым равенство:

Масса покоя электрона также входит в число универсальных мировых констант и равна:

Полагая, что расчетная масса электрона и есть его масса покоя, можно определить собственную индуктивность электрона:

Эта индуктивность определяется исключительно универсальными мировыми константами, что дает основание и ее полагать таковой. При этом собственная электрическая емкость электрона является функцией угловой частоты:

Отсюда следует собственное волновое сопротивление электрона:

Теперь все готово для выполнения проверки расчетов. В частности, энергия покоя равна:

и в точности совпадает с соответствующей универсальной мировой константой [2]. Магнитная энергия покоя электрона равна:

и составляет половину энергии покоя, как и полагается. Кинетическая энергия покоя электрона равна:

и в точности равна магнитной энергии покоя, как и полагается. Это весьма хорошие результаты проверки. Есть еще одна универсальная мировая константа - магнитный момент электрона в виде произведения кругового тока на площадь обтекания этим током:

Радиус кругового тока легко вычисляется:

Он отличается и от классического и от действующего радиусов электрона. Это какой-то новый радиус и объяснить его на основании выполненных расчетов невозможно. Значит, есть в электроне нечто такое, что можно выявить, лишь рассмотрев внутреннюю структуру электрона.

С учетом долгожительства электрона однородное уравнение (7) принимает вид:

(57)

Его общее решение равно:

(58)

Оно, как известно, является суммой двух его частных решений:

и (59)

Однородное уравнение (57) является математическим описанием некоторой линейной физической системы из двух независимых объектов, внешнее воздействие на которую отсутствует. Но это означает, что данное уравнение описывает внутреннюю структуру этой физической системы, объекты которой подчинены соответствующим частным решениям (59). Общее решение неоднородного уравнения (6) включает в себя как сумму двух этих частных решений, так и третье частное решение :

(60)

То есть, физическая система, которую описывает неоднородное уравнение (6) должна состоять из трех самостоятельных объектов, каждый из которых подчинен соответствующим функциям (59) и (60). Эти функции порождают соответствующие токи:

, , (61)

В собственном пространстве этой физической системы частные радиус-векторы равны:

, и (62)

Соответственно, определены и частные скорости:

, и (63)

Их значения указывают на то, что первый и второй объекты с переменными зарядами в физической системе вращаются вокруг некоторой оси на расстоянии , а третий объект неподвижен. Для первых двух объектов частные градиенты заряда равны:

(64)

Частный градиент заряда третьего объекта не определен:

(65)

В общем случае вектор градиента заряда является бесконечно малой второго порядка, будучи вектором поверхности уровня:

,

где - объемная плотность электрического заряда, - замкнутая поверхность уровня. Поэтому, если градиент заряда - константа, то поверхность уровня есть сфера. Следовательно, первые два объекта имеют сферическую форму. О форме третьего объекта информации нет. В соответствии с равенством (34) массы первых двух объектов равны:

(66)

Это неожиданно. Но настоящее исследование изначально предполагало неожиданности и здесь главное - не спешить с выводами. В электротехнике, как известно, инерционные свойства электрических цепей принято характеризовать так называемой «постоянной времени ». Если, в частности, простейшая электрическая цепь содержит индуктивность и сопротивление , то индуктивная постоянная времени равна:

Если же простейшая электрическая цепь содержит электрическую емкость и сопротивление , то емкостная постоянная времени равна:

Естественно ожидать, что более сложная электрическая цепь, состоящая из обеих простейших цепей, должна иметь свою постоянную времени . Что ж, ее легко обнаружить в широко известном соотношении:

Отсюда следует:

,

где - период колебаний. Таким образом, инерционность сложной цепи оказывается средним геометрическим инерционностей простейших цепочек. То есть, в сугубо электрической среде взаимодействие двух простейших объектов оказывается не аддитивным, а мультипликативным. Так вот, массу физики не случайно называют мерой инерции. И далеко не случайно в настоящем исследовании масса оказывается пропорциональной индуктивности. Поэтому вполне вероятно, что такой мультипликативной логике подчинены и частные массы в электроне:

Такая логика объясняется свойствами емкости и индуктивности , о чем можно судить по их размерностям. Так, емкость имеет размерность:

Отсюда следует размерность «емкостной» массы:

Соответственно, индуктивность имеет размерность:

Отсюда следует размерность «индуктивной» массы:

При этом размерность обычной массы определяется как раз по той самой мультипликативной логике:

,

где - размерность волнового сопротивления. А эта размерность, в свою очередь, имеет вид:

Поэтому становится очевидным равенство:

На этом основании можно утверждать, что один из первых двух объектов системы имеет «индуктивную» массу, а другой - «емкостную» массу.

Как ни мало информации о третьем объекте физической системы, она все же есть. Известен ее электрический заряд:

Известен модуль ее радиус-вектора:

Легко определить отношение:

Оно совпадает с градиентом заряда. Следовательно, можно утверждать, что третий объект системы представляет собой сферу с радиусом и отрицательным зарядом на ее поверхности - то есть, это собственно заряд электрона. Но тогда уместно предположить, что должна иметь место и внутренняя сфера, на поверхности которой распределяется положительный заряд . Тогда электрон оказывается сферическим конденсатором с емкостью . Для сферического конденсатора известна формула определения емкости:

,

где - радиус внутренней сферы, - радиус внешней сферы. В данном случае радиус внешней сферы равен:

При заданной емкости конденсатора радиус внутренней сферы равен:

Появляется возможность определить среднюю объемную плотность заряда:

,

а также его поверхностную плотность :

Теперь структуру электрона можно представить в виде сферического конденсатора, внутри которого вращаются частные массы и вокруг оси (например ) с угловой частотой . Центр масс смещен относительно этой оси на некоторое расстояние . На рис.3 ориентировочно представлена внутренняя структура электрона в координатной плоскости .

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.3. Внутренняя структура электрона.

Система отсчета выбрана так, чтобы ось совпадала с осью вращения (с вектором момента импульса). Третий объект в этой структуре - собственно заряд электрона - представлен пунктирной окружностью, внутри которой вокруг оси вращаются первый и второй объекты - реальные частные массы и с переменным электрическим зарядом. Радиус-векторы этих частных масс образуют центральный угол , что позволяет определить смещение величиной:

Виртуальная масса (так называемая масса покоя электрона) располагается на оси на расстоянии 2 (это сумма частных радиус-векторов) от оси вращения и во вращении участвует в качестве эквивалента реальных масс по электрической мультипликативной логике. В какой мере эта структура электрона соответствует известным сведениям об электроне, покажет нижеследующая проверка. Первое, что можно и нужно определить на основе рассмотренной структуры - кинетический момент виртуальной массы :

Именно это значение имеет известный спин электрона, что уже хорошо:

Далее, легко определить кинетический момент реальной массы в структуре электрона:

Очевидно, что общий кинетический момент двух реальных частных масс электрона равен его спину. То есть, пока противоречия с известными сведениями не наблюдаются. Более того, появляется возможность вычислить такую неизвестную характеристику электрона, как радиус реальной частной массы в предположении, что она имеет форму шара:

,

а также среднюю объемную плотность этой массы:

Кроме того, полезна сравнительная характеристика:

Теперь уместно вычислить дополнительные частные характеристики. Так, частные токи покоя равны:

и

Частные магнитные моменты равны:

Отсюда определяются частные радиусы круговых токов:

Но это и есть тот самый необъяснимый результат. Он означает, что круговой ток в электроне, как и масса, подчиняется мультипликативной логике - общий круговой ток есть среднее геометрическое частных токов:

Кинетическую энергию частной массы можно определить через ее спин:

Общая кинетическая энергия равна:

Она оказывается вдвое меньше полученной ранее кинетической энергии, равной магнитной энергии. Но есть еще частные решения и . Энергия покоя этих частных решений одинакова и равна:

Следовательно, набирается энергия :

Для того, чтобы в электроне выполнялся закон сохранения энергии, остается предположить, что недостающая энергия расходуется на организацию электрического заряда в сферическом конденсаторе в смысле равномерного его распределения по поверхности сферы, хотя казалось, что это обеспечивает постоянный градиент заряда. Выходит, что этот градиент только констатирует факт, но не является его причиной. Можно только предположить, что каждая частная масса окружена заряженным облаком, в котором заряд определен соответствующим частным решением, и, в силу гармонического его изменения эти два облака создают веер парциальных волн заряда в сферическом конденсаторе по аналогии с рассмотренным ранее явлением передачи энергии в пространство несбалансированным волчком. Чем и поддерживается электрический заряд электрона на одном уровне. Правда, расчетами это подтвердить пока невозможно.

Рассмотренная модель электрона должна, как представляется, вполне подходить и для античастицы электрона - позитрона, для которого неоднородное уравнение (6) принимает вид (индекс обозначает принадлежность к позитрону):

(70)

Легко убедиться проверкой, что его общее решение имеет вид:

(71)

электрон заряд контур энергия

Соответственно, электрический ток в позитроне равен:

(72)

Общее решение механического неоднородного уравнения позитрона равно:

, (73)

и определяется скорость внутри электрона:

 (74)

Соответственно, градиент заряда в позитроне равен:

(75)

Наконец, его масса равна:

(76)

Структура позитрона аналогична структуре электрона. Разница только в знаке заряда сферы.

Основные характеристики идеальных электрона и позитрона сведены в таблице 1 для сравнения.

В заключение можно констатировать следующее.

1. Контурная модель электрона (и позитрона) не противоречит известным сведениям об этой частице. Более того, она позволила выявить физическую сущность постоянной тонкой структуры, а также определить радиус массы электрона в предположении шаровой ее формы. Выявленный действующий радиус электрона совпадает с вычисленным по формулам электродинамики [3].

2. Эта модель позволила непротиворечиво проникнуть в структуру электрона (и позитрона), которая представляет собой линейную физическую систему из трех самостоятельных объектов.

Вместе с тем, анализ структуры электрона оставляет изрядную долю сомнений в части энергетических затрат на распределение заряда по поверхности сферы. По этому вопросу в настоящем исследовании информация недоступна. Искать ее, вероятно, следует уже в неидеальном электроне, то есть, во взаимодействии электрона с внешними физическими объектами.

Таблица 1.

Сводная таблица характеристик идеальных электрона и позитрона

Характеристика	Электрон	Позитрон
Уравнение
Заряд
Ток
Радиус-вектор
Скорость
Градиент заряда
масса

Электрон и позитрон во внешнем пространстве

Пусть радиус-вектор определяет положение центра вращения электрона во внешнем пространстве, а радиус-вектор определяет внутреннее пространство электрона. Тогда их сумма определяет пространство электрона, как составную часть внешнего пространства:

Если электрон (с отрицательным зарядом ) движется со скоростью в безграничной, однородной и изотропной среде, то, как известно, он создает собственное магнитное поле с индукцией :

,

где - относительная магнитная проницаемость. Естественно, это магнитное поле обязано воздействовать и на электрон (который его создает) с силой Лоренца:

Дифференциал этой силы равен сумме двух составляющих:

Легко заметить, что эти составляющие образуют некий угол , который определяется из выражения:

Этот угол с полным правом можно назвать углом отклонения от прямолинейного движения электрона. Это означает, что даже идеальный электрон во внешнем пространстве (по отношению к пространству электрона) не может двигаться прямолинейно, какой бы причиной не было вызвано это движение. То же самое относится и к позитрону (с соответствующим изменением знака). Поэтому акт осуществления аннигиляции электрон-позитронной пары требует выполнения ряда специфических условий, и по этой причине имеет достаточно малую вероятность, чтобы не разрушить и без того зыбкое мироздание.

Не исключено, что микромир выстроен по одному лекалу. Тогда дифференциальное уравнение протона отличается от дифференциального уравнения электрона лишь значением угловой частоты:

,

где - заряд протона, - угловая частота протона. Значит, и общее и частные решения этого уравнения отличаются только численными значениями. Масса покоя протона входит в число универсальных мировых констант и равна:

Она позволяет определить энергию покоя протона:

При этом собственная частота протона равна:

Соответственно, угловая частота протона равна:

Собственная длина волны равна:

Следовательно, действующий радиус протона равен:

Отсюда определяется градиент заряда в протоне:

При этом собственная индуктивность идеального протона равна:

Его собственная емкость равна:

Как известно, спин протона равен спину электрона. Момент импульса протона легко определить на основании приведенного расчета характеристик протона:

Действительно, спин протона равен спину электрона. Далее очевидным образом рассчитываются и другие характеристики протона. Появляется уверенность, что это не случайное совпадение, а доказательство сущностной идентичности позитрона и протона. То есть, структура протона отличается от структуры позитрона только геометрическими размерами. Структура же позитрона отличается от структуры электрона только направлением вращения. Кстати, на рис. 4 приведена уточненная структура позитрона.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.4. Уточненная структура позитрона.

Уточнение коснулось частных радиусов, которые на рис.3 выполнены условно, не в масштабе. Кроме того, на рис.4 виртуальная масса показана пунктиром. Представляется, что структура протона в основном аналогична уточненной структуре позитрона с уменьшением масштаба в раз. Однако не все подчиняется этому масштабу. Например, ток покоя протона равен:

Магнитный момент входит в число универсальных мировых констант и равен:

Он позволяет вычислить радиус кругового тока протона:

И тогда оказывается, что этот радиус в масштаб не вписывается:

Объясняется это нелинейной зависимостью магнитного момента от радиуса кругового тока. Полезно определить радиус виртуальной массы протона. В частности, момент инерции протона равен:

Составляющая момента инерции, обусловленная расстоянием от оси вращения равна:

И тогда определяется радиус виртуальной массы протона в предположении шаровой ее формы:



Теперь можно определить объемную плотность массы протона:

Нейтрон отличается от протона отсутствием электрического заряда. Это, однако, не исключает его электрической природы. Скорее всего, нейтрон описывается однородным электрическим уравнением вида (7) с угловой частотой , соответствующей энергии покоя нейтрона:

,

причем, известно, что время жизни свободного нейтрона по разным источникам составляет величину около 15 минут и, следовательно, нейтрон обладает заметным внутренним сопротивлением . Общее решение этого уравнения имеет вид:

,

где - начальное значение тока внутри нейтрона,

, .

Легко получить ток внутри нейтрона:

,

где . При этом справедливы равенства:

, и

Если, в дополнение к ним, полагать справедливым равенство:

,

то выражение общего решения принимает вид:

Соответственно, выражение внутреннего тока принимает вид:

В соответствии с равенством (39) общее решение механического уравнения нейтрона принимает вид:

,

где - константа интегрирования. При этом выражение скорости движения массы внутри нейтрона принимает вид:

Пусть при начальном условии скорость принимает начальное значение :

,

где - начальное значение модуля радиус-вектора собственного пространства нейтрона.

Тогда константа интегрирования принимает значение:

,

а модуль радиус-вектора собственного пространства нейтрона принимает окончательный вид функции:

Соответственно, скорость равна:

Теперь легко определить градиент заряда в нейтроне:

,

а также массу нейтрона:

Здесь несколько смущает неопределенность угла . Он не позволяет вычислять характеристики нейтрона по аналогии с расчетами характеристик протона. Предполагая, однако, что лептоны и нуклоны принадлежат к единому структурному семейству, можно опереться на тот факт, что их собственная емкость вполне определяет их энергию покоя. В частности, масса входит в число универсальных мировых констант и равна:

Соответственно, и энергия покоя нейтрона входит в число универсальных мировых констант и равна:

Она позволяет сразу определить собственную емкость нейтрона:

Она же позволяет определить собственную частоту нейтрона:

,

а также его угловую частоту :

Поэтому легко определить собственную индуктивность нейтрона:

,

а также его волновое сопротивление :

Полезно отметить, что и лептоны и нуклоны имеют одинаковое волновое сопротивление:

Это означает, что лептоны и нуклоны действительно принадлежат единому семейству структурно организованных элементов микроматерии и идеально согласованы между собой электрически. Идеальное согласование, возможно, объясняет отсутствие излучения при обмене энергией между лептонами и нуклонами, в том числе в порциях, не кратных кванту. Полезно отметить еще одну общую характеристику лептонов и нуклонов - начальные скорости в них одинаковы и равны скорости света:

Собственная длина волны нейтрона определяется величиной:

Отсюда следует действующий радиус нейтрона:

Непосредственно из выражения массы следует:

Следовательно, , а это означает чистое вращение нейтрона вокруг оси, как и у протона.

Поэтому ток внутри нейтрона принимает значение:

Уместно под временем жизни нейтрона (идеального, не подверженного внешним воздействиям) понимать интервал времени , на котором экспонента убывает на 40 дБ. Здесь принимается его значение из работы [4]:



Этому интервалу соответствует значение декремента затухания:

Отсюда определяется внутреннее сопротивление нейтрона:

Это сопротивление обусловливает тепловые потери в нейтроне. Начальное значение тока в нейтроне равно:

Поэтому энергию нейтрона с учетом его внутреннего сопротивления вполне определяет выражение:

Это значение несколько отличается от известного (в четвертом знаке), скорее всего, за счет неточного определения внутреннего сопротивления из-за выбора порога 40 дБ, при котором определено время жизни нейтрона. Уточненное значение внутреннего сопротивления равно:

Предполагая, что это сопротивление в нейтроне шунтирует цепочку, можно определить ток в этом сопротивлении из выражения:

,

левая часть которого равна разности энергий нейтрона и протона, а множитель в правой части определяет искомый ток и равен:

Соответственно, ток во внутреннем сопротивлении нейтрона равен:

Таким образом, разность энергий нейтрона и протона обусловлена потерями в нейтроне на активном сопротивлении нейтрона, которое и обусловливает его время жизни. Поэтому масса нейтрона больше чем масса протона.

Частные решения уравнения нейтрона имеют вид:

и

Они предполагают внутреннюю структуру нейтрона, показанную на рис. 5. Сферического конденсатора, как у протона, нейтрон не имеет, поэтому большая окружность на рисунке представлена штрихпунктирной линией и отображает траекторию радиус-вектора . Остальное - все, как у протона. В частности, момент импульса нейтрона определяется

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.5. Внутренняя структура нейтрона.

вращением виртуальной массы на расстоянии от оси вращения и равен спину электрона, как и должно быть:

Момент инерции этой массы равен:

Составляющая несоосности момента инерции равна:

Радиус виртуальной массы нейтрона (в предположении ее шаровой формы) равен:

Он позволяет вычислить объемную плотность этой массы:

Уместно вычислить радиус кругового тока нейтрона:

В заключение можно сформулировать предварительные позитивные итоги:

Контурная модель основных частиц микромира - лептонов и нуклонов - позволила выявить их внутреннюю структуру.

Оказалось, что структуры основных частиц микромира подобны, что позволяет объединить эти частицы в единое семейство структуроподобных элементов материи.

Оказалось, что природа энергии этих элементов - исключительно электрическая, вопреки ожиданиям.

Оказалось, что применение контурной модели позволяет рассчитать любые характеристики этих частиц, причем значения уже известных характеристик в точности совпадают с рассчитанными.

К сожалению, экспериментальная физика пока не обнаружила признаков структуры электрона. Поэтому перечисленные позитивные итоги следует полагать не более, чем математической гипотезой, не доказанной практикой.

Литература

1. Океанов Е.Н. О сугубо математических противоречиях.- http://knowledge.allbest.ru/.../3c0b65635a2ad78b4d53b89521316d27_0.html

2. Б.М. Яворский, А.А. Детлаф. Справочник по физике. М., 1996. С.562

3. Алеманов С.Б. Волновая теория строения элементарных частиц. - М.: "БИНАР", 2011 г. - 104с. ISBN 5­88089­014­7; http://alemanow.narod.ru

4. Нейтрон. - Материал из Википедии.

Размещено на Allbest.ru