Kwarkowe modele bozonu Higgsa, oraz nowy model oscylacyjny Wszechświata bez osobliwości

                                   by JAN K.M.JANSON

               THE COLOR QUARKS INSIDE THE LEPTON PARTICLES

    with Higgs Boson, and oscillating model to generated the QUARKS inside the Universe

[ Strona główna ]

                                  LEPTONY

 LEPTONY

jest to grupa cząstek elementarnych, które dotychczas nie posiadały struktury kwarkowej takiej jak bariony lub mezony, W niniejszym rozdziale pokażę  strukturę kwarkową leptonów oraz ich parametry fizyczne zbudowane na wynikach uzyskanych w rozdziale podstawy teoretyczne. Włączenie leptonów do rodziny cząstek elementarnych zbudowanych z kwarków jest potwierdzeniem poprawnie skonstruowanych założeń podstaw teoretycznych które legły u ich podstawy . Niestety, ale kwarkowy obraz leptonów wprowadził przebudowę niektórych wyobrażeń o ich budowie i zachowaniach jakie dotychczas były powszechnie znane 

                        KWARKOWA BUDOWA LEPTONÓW 

   KRÓTKIE  WPROWADZENIE DO KWARKOWEJ BUDOWY LEPTONÓW

Z teorii cząstek elementarnych i chromodynamiki kwantowej wynikają trudności powodujące, że leptonom nie można nadać żadnej struktury kwarkowej. Powszechnie przyjęło się określenie, że leptony są cząstkami bez postaciowymi i w sensie matematycznym są hipotetycznymi punktami. Mimo tych trudności nadano im pewne parametry fizyczne wynikające z pomiarów doświadczalnych, których nie można było zignorować. Cząstki te występują w przyrodzie, przy czym niektóre z nich są cząstkami trwałymi i stanowią podstawowe składniki materii z której zbudowany jest nasz Wszechświat..

 Aktualny stan wiedzy o parametrach fizycznych leptonów jest następujący

  Tablica T.1

Aktualny stan wiedzy o  kwarkach jakie mogły by być użyte do budowy struktury kwarkowej leptonów jest wyraźnie nie wystarczający z powodu wadliwej interpretacji ich parametrów, którymi dysponujemy.  Aktualny stan wiedzy o kwarkach jest następujący

 Tablica T.1a

Powstała nieco kłopotliwa sytuacja, polegająca na tym, że na przykład mezony i bariony posiadają strukturę kwarkową, a leptony nie. Nie jest to zbyt wygodna sytuacja i dlatego należało tak przebudować niektóre parametry kwarków kolorowych, ażeby leptony mogły być włączone do jednej wielkiej rodziny cząstek elementarnych zbudowanych z kwarków. Ażeby móc uzyskać pożądaną strukturę kwarkową leptonów ,musiałem klasyczne już parametry kwarków "zmodyfikować" tak jak pokazuję to poniżej. Spowodowało to efekty uboczne w postaci nowej wersji struktury kwarkowej neutronu i mezonów. Jeżeli założymy, że kwarki posiadają inne parametry fizyczne od dotychczas założonych w teorii cząstek elementarnych i używanych w chromodynamice, będziemy mogli pozytywnie rozwiązać znane trudności pokazane w tablicy powyżej, co powoduje, że leptony uzyskują strukturę kwarkową i momenty magnetyczne umożliwiające precyzyjne obliczenie ich energii spoczynkowych.  Oto te założenia.

 Tablica T.2a  dla leptonów

Tablica T.2b   dla mezonów i barionów

W tablicach T.2a i T.2b widzimy dwa rodzaje cząstek, zbudowane z trzech kwarków lub z kilku di kwarków. Ażeby lepiej zrozumieć ich strukturę wewnętrzną omówię tylko strukturę trzy kwarkową na przykładzie elektronu.

W każdej cząstce elementarnej zbudowanej z trzech kwarków mamy trzy spiny wewnętrzne i trzy spiny orbitalne. Łącznie jest ich sześć. Jaka jest ich geometria i dynamika spróbuję wyjaśnić poniżej. Kwarki wewnątrz cząstki nie są obiektami stacjonarnymi lecz w ciągłym ruchu względem siebie. Oznacza to, że mogą się do siebie zbliżać lub oddalać bądź wzajemnie przenikać. Należy pamiętać, że są to toroidy niosące fale elektromagnetyczne, a nie cząstki rozumiane w sensie makroskopowym o strukturze korpuskularnej. Każdy kwark wykonuje rotacyjne ruchy oscylacyjne wewnątrz eliptycznej sfery cząstki elementarnej, zarówno równolegle do płaszczyzny X-Y jak i wzdłuż osi Z . Jest to wynik ślizgania się kwarka na obwodzie orbity nachylonej pod określonym kątem do płaszczyzny X-Y. O ile masa spoczynkowa i moment magnetyczny kwarka nie wymagają zbyt daleko idących wyjaśnień, spin kolorowy ich wymaga.

Spin kolorowy jak wiemy jest sumą spinu wewnętrznego Io i spinu orbitalnego Iorb. Ten ostatni którego oś główna leży na wspólnej dla wszystkich kwarków osi Z , kreśli quasi kołową orbitę po której ślizga się oś główna spinu wewnętrznego danego kwarka. W wyniku takiego ułożenia orbit i osi głównych obu spinów , kwark wykonuje ruchy oscylacyjne w płaszczyźnie X-Y. a dodatkowo oś główna kwarka ślizga się okresowo wzdłuż osi Z układu przestrzennego. Przestrzeń jaką kreślą obie osie jest spłaszczoną sferoidą obrotową. Cząstka elementarna nie jest zatem obiektem statycznym płaskim lecz dynamicznym w czasie i przestrzeni. Uproszczony obraz takiej cząstki na przykładzie elektronu pokazuję poniżej. Podobny obraz występuje dla protonu i mezonu pi

 Obecnie przejdę do szczegółów w postaci odpowiednich wzorów i obliczeń liczbowych, których wyniki zestawiam w odpowiednich tabelach.

                  ROZWIĄZANIA SZCZEGÓŁOWE

Rozdział ten zawiera:  1.Elektron wielo kwarkowy, 2. Elektron jedno kwarkowy, 3.Mion i Taon jako stany wzbudzone elektronu, 4.Neutrino kwarkowe, Gorące neutrina  Stany wzbudzone neutrin  5.Foton, 

                           ELEKTRON WIELO KWARKOWY 

                    1. STRUKTURA  KWARKOWA ELEKTRONU

Okazuje się, że w pewnych procesach rozpadu jest istotne jaką strukturę kwarkową posiada elektron jedno lub wielo kwarkową. Widać to wyraźnie na przykładzie neutronu gdzie możliwe są dwa kanały rozpadu, z neutrinem i bez neutrina. Ponieważ zewnętrzne parametry fizyczne tych elektronów są identyczne, nie są one rozróżnialne zarówno w masie spoczynkowej, spinie i momencie magnetycznym. Struktury wielo kwarkowe elektronu ze względu na kolor kwarka d określam jako zestaw niebieski lub zielony. Oznacza to, że elektron może występować jako struktura jedno kwarkowa lub jako struktura wielo kwarkowa w dwu różnych zestawach koloru kwarków. Oto te zestawy:

                         Zestaw niebieski ( blue set )

                         Zestaw zielony ( green set )

Taki sam zestaw kolorowych kwarków posiada proton. Ponieważ elektron i proton są jedynymi cząstkami trwałymi w naturze, ich struktura kwarkowa nie budzi wątpliwości. Są to prawie te same cząstki różniące się jedynie poziomem ich masy spoczynkowej i momentu magnetycznego. Wbrew obowiązującemu poglądowi, neutron nie jest neutralną postacią protonu, bowiem posiada strukturę 6 kwarkową ułożoną w dwu warstwach, z których wewnętrzna jest protonem, zewnętrzna zaś mezonem pi minus w którym ukryty jest mechanizm rozpadu neutronu.

                     2. WZORY I TABLICE OBLICZENIOWE

Ażeby móc obliczyć energie spoczynkowe poszczególnych kwarków w elektronie musimy ustalić poziom ich momentów magnetycznych. Moment magnetyczny kwarka  obliczam na podstawie wzoru

                            TW.1

Niniejszy wzór wymaga pewnego komentarza. Otóż w przeciwieństwie do momentów magnetycznych kwarków w cząstkach trój kwarkowych moment magnetyczny kwarka w elektronie jest równy momentowi magnetycznemu elektronu, stąd nq = 1. Współczynnik kMd (defekt magnetyczny) jest większy od jedności aniżeli takie same współczynniki dla innych cząstek elementarnych.( patrz tablica TW.00). Dla ułatwienia obliczeń pokazuję tabelę momentów magnetycznych kwarków wybranych cząstek elementarnych oraz ich liczb kwantowych.

 Momenty magnetyczne kwarków w cząstkach elementarnych

Tablica TW.0

Orientacja przestrzenna wektorów momentu magnetycznego kwarków w protonie i elektronie jest następująca:

                    PROTON

                         ELEKTRON

Elektron i proton są cząstkami bliźniaczymi w sensie ich struktury kwarkowej, natomiast różnią się tylko swymi masami i konfiguracją oraz wartością ich momentów magnetycznych. Energie spoczynkowe kwarków obliczam ze wzoru pokazanego poniżej po ustaleniu poziomu ich momentów magnetycznych i dwu współczynników k_md i k_Md gdzie n_q jest liczbą kwarków w elektronie., które pokazano w tablicy  TW.0.  Obliczenia ułatwia tablica TW.00 z której zawsze korzystam.

                                     T.W.2

Wartości liczbowe ładunku koloru Łc i spinu Ic ułatwiające obliczenia.

TABLICA TW.00

                        3. WYNIKI OBLICZEŃ

Korzystając ze wzoru TW.1 i TW.2 oraz tablic TW.0 i TW.00 wyniki obliczeń zestawiam w tablicy TL.1  dla każdego kwarka z osobna.

 Masa spoczynkowa i moment magnetyczny kwarków w elektronie

Tablica TL.1

Spiny kwarków sa dobierane z tablicy TW.00 dla poszczególnych kwarków zgodnie z zapisanymi kolorami ich zestawów, i pokazane w tablicy TL.2.

 Spiny kolorowe i orbitalne kwarków w elektronie

Tablica TL.2

Cząstka, która posiada zerowy spin orbitalny jest cząstka trwałą. W przypadku tych elektronów spin orbitalny w obu zestawach jest równy zeru. Nie jest wykluczone, że takie cząstki elementarne jak elektron i proton nie posiadają  spinu orbitalnego. Być może właśnie spin orbitalny, który jest spinem zewnętrznym kwarka, a który jest podatny na zewnętrzne zakłócenia jego parametrów jest przyczyną z powodu której taka cząstka nie jest stabilna, nawet wtedy gdy, suma spinów orbitalnych jest równa zeru. Ponieważ nie są znane przypadki rozpadu ani elektronu, ani protonu przychylam się do poglądu, że elektron i proton posiadają spin orbitalny szczególnie stabilny lub go nie posiadają, jak pokazuje to przypadek elektronu jedno kwarkowego.

Energia wiązania kwarków w elektronie wielo kwarkowym wynosi

co stanowi 0,4% jego całkowitej energii.

              4.GŁÓWNE KANAŁY ROZPADU CZĄSTEK ELEMENTARNYCH Z UDZIAŁEM ELEKTRONU

Kanały rozpadu niektórych cząstek elementarnych mogą przebiegać z udziałem elektronu jedno jak i trój kwarkowego, oto przykłady:

W kanale rozpadu barionu Delta ++ widzimy, że jednym z produktów rozpadu jest naładowany pion pi, który następnie musi rozpaść się do  jedno kwarkowego elektronu z neutrinem .

Na uwagę zasługuje również przykład rozpadu mezonu wektorowego J/psi w jego wersji wzbudzonych taonów, które jak wiemy są wzbudzonymi stanami elektronu.

                     ELEKTRON JEDNO KWARKOWY

W niektórych rozpadach można zauważyć obecność elektronów jedno kwarkowych. Wynika to z bilansu spinów w procesach rozpadu, jak i zasady, że liczba kwarków przed rozpadem jest równa liczbie kwarków po rozpadzie. Elektronem jedno kwarkowym mogą być tylko następujące kwarki białe.

Jest to jedyny przypadek, kiedy kwark traci swe właściwości przyjmując postać cząstki elementarnej jaką jest elektron. Nie należy utożsamiać Go ze swobodnym kwarkiem, bowiem takowe nie występuja w naturze. Jest to możliwe z dwu powodów, a mianowicie każdy kwark posiada całkowity elementarny ładunek elektryczny i tylko spin wewnętrzny 1/2h, oraz całkowity moment magnetyczny równy momentowi cząstki elementarnej. Taki przypadek nie występuje w żadnej innej cząstce elementarnej, a szczególnie w protonie. Pokazanie elektronu wielo kwarkowego jest jego rozkładem na harmoniczne, z tym ze jego struktura jest fizycznie odmienna bowiem w elektronie wielo kwarkowym mamy ukryte trzy kwarki. Być może takie elektrony występują wyłącznie w procesie fuzji trzech neutrin i nie są spotykane w innych procesach. Przypadek ten omawiam szczegółowo poniżej w pod rozdziale  Neutrino kwarkowe.

DOWÓD:   Dowodem na to, że taki elektron może istnieć, są jego  następujące parametry fizyczne. Otrzymuje on oznaczenie e1. odróżniające go od elektronu wielo kwarkowego e3.

Kanały rozpadu w których mogą  występować elektrony jedno kwarkowe są następujące

Dla mezonu naładowanego elektrycznie, mamy:

Jeżeli w cząstce elementarnej jeden lub więcej kwarków rozpocznie przebudowę swych parametrów wewnętrznych, głównie ładunku koloru lub spinu to znaczy jego spinu orbitalnego, wtedy zostaje zainicjowany rozpad danej cząstki przez przebudowę parametrów pozostałych kwarków. Z takim przypadkiem mamy do czynienia z naładowanym mezonem pi. Przebieg tego rozpadu polega na tym, że kwarki wewnątrz swych zapachów wyłącznie w czasie trwania rozpadu równocześnie mogą zmieniać swe parametry zarówno w ładunku kolorowym jak i spinie również kolorowym. W tym przypadku dwukrotnie kolorowy kwark Urr może przyjąć stan dwukrotnie biały Uoo (podstawowy) co upodobnia go do jedno kwarkowego elektronu, zaś kwarki pozostałe nie zmieniając swego spinu zielonego zmieniają zielony ładunek koloru na bezbarwny -podstawowy. Dlaczego akurat dotyczy to mezonu pi. Otóż w cząstce elementarny stanem stabilnym jest taki stan w którym kwarki pochodza z tej samej rodziny. W przypadku naładowanego mezonu pi dwa kwarki pochodzą z innej rodziny w stosunku do pozostałego. I jeszcze jedna uwaga - w cząstkach wielo kwarkowych kwarkiem stanowiącym rdzeń podstawowy jest kwark kolorowy czerwony. Można to zauważyć we wszystkich cząstkach elementarnych wielo kwarkowych, w których zawsze ten kwark jest kwarkiem dominującym. Wyraźnie widać to na przykładzie rozpadu neutronu.

Dla neutronu dwu warstwowego rozpad do protonu przebiega z udziałem elektronu jedno kwarkowego i neutrina, jak pokazano to poniżej

Masę spoczynkową i moment magnetyczny  elektronu jedno kwarkowego możemy wyznaczyć z następujących wzorów:

Obliczenia dokonane powyżej potwierdzają, że elektron może występować w postaci obiektu jedno kwarkowego jak i trój kwarkowego. Elektrony jedno kwarkowe są białe w obu podstawowych parametrach, - nie posiadają jednak spinu orbitalnego tylko spin wewnętrzny. Dlatego są dobrymi kandydatami do tworzenia fotonu. Elektrony jedno lub wielo kwarkowe, z zewnątrz posiadając identyczne parametry fizyczne, nie są rozróżnialne. Odróżniają się tylko swą budową wewnętrzną, która dotąd nie została zbadana i ujawniona tak jak miało to miejsce w przypadku protonu. Również posiadanie wewnętrznych dwu różnych zestawów kolorów zarówno dla elektronu wielo kwarkowego jak i protonu, z zewnątrz nie jest rozróżnialne. Jedynie analiza ich procesów rozpadu lub fuzji uwidacznia ich istnienie. Z tego też powodu nie można wykluczyć możliwości istnienia dwu rodzaji elektronów w sensie ich budowy wewnętrznej. Jest to oczywiście sprzeczne z posiadanymi na ten temat informacjami doświadczalnymi, niemniej jednak należy się liczyć z takim przypadkiem dualizmu wewnętrznej budowy tych cząstek.

                       MYON I TAON - STANY WZBUDZONE ELEKTRONU

W określonych warunkach fizycznych zarówno wewnętrznych jak i zewnętrznych kwarki kolorowe niektórych cząstek elementarnych, głównie z grupy leptonów mogą ulegać quasi spontanicznie wzbudzeniu, powiększając swą masę spoczynkową do wyższych poziomów jak i je obniżać. Dzieje się to kosztem lub w porozumieniu z ich momentami magnetycznymi, które równocześnie ulegają podobnym zmianom. Stany wzbudzone nie są stanami trwałymi w stanie swobodnym i ulegają redukcji do stanów podstawowych. Wyraźnie widać to w grupie cząstek elementarnych LEPTONÓW gdzie ich stanem podstawowym jest elektron.

Zmiany takie mogą odbywać się tylko wtedy, gdy spełniać będą one następującą zasadę.

oraz

Wzór opisujący ten mechanizm posiada następującą postać

gdzie   n_S = 2  dla  Mionu  oraz   n_S =3  dla   Taonu       k_md =1

 Energię spoczynkową tak wzbudzonego elektronu opisuje wzór pokazany poniżej, zaś wyniki obliczeń zestawiono w tablicy TL.3 łącznie dla mionu i taonu

           gdzie   n_S = 2  dla miuonu         n_S =3  dla taonu      k_md =1

 Rest Masses inside a Myon and Taon in excited state               Tablica TL.3

Wzór pokazany powyżej nie jest wystarczający ażeby elektron mógł wzbudzić się do postaci mionu lub taonu. Jego kwarki muszą spełnić ogólnie obowiązującą zasadę, że kwark kolorowy może przekształcać swe parametry z jednych wartości na inne tylko wtedy gdy zadość uczyni tej zasadzie. Zasadę tą wykorzystuje elektron wzbudzając się do postaci mionu lub taonu..

Zasada ta jest obowiązująca dla każdego kwarka, który zamierza zmienić swe parametry w procesie rozpadu lub fuzji cząstek wielo kwarkowych. Taki przypadek ma właśnie miejsce w procesie wzbudzania elektronu do mionu lub taonu, ale również gdy mion pragnie przejść do stanu elektronu. Zasada ta zapewnia kwarkom dużą elastyczność w procesach przekształcania się cząstek elementarnych. Działanie tego wzoru pokazuję poniżej w postaci uproszczonego rysunku. Jest to grupa cząstek zaliczanych do LEPTONÓW, której cząstki ulegają wzbudzeniu bez udziału neutrin..

 A nie jak podaje obowiązująca literatura

 Dla innych cząstek zbudowanych z di kwarków mamy następującą zależność. Dla zilustrowania tego wzoru pokazuję przykład ciężkiego mezonu J/   .

                      DI - KWARKOWE STRUKTURY LEPTONÓW

Elektron, Mion i Taon są strukturami trój kwarkowymi.  Natomiast Neutrina i Fotony są strukturami di kwarkowymi.

        Di kwarkowe struktury kwarków drdr mogą być poszukiwanymi cząstkami ciemnej zimnej materii

                      NEUTRINO KWARKOWE . 

W pracy tej parametry fizyczne jak i wzory łącznie z ich omówieniem i zastosowaniami znajdują się rozrzucone w kilku rozdziałach i nie stanowią jednolitego opracowania, na które neutrino zasługuje. Z tego też powodu zostały one zebrane i uporządkowane poniżej.

SKRÓCONY ZAPIS PARAMETRÓW FIZYCZNYCH NEUTRINA KWARKOWEGO

                 SZEREG MASOWY NEUTRIN

                  KRÓTKIE WPROWADZENIE

W bilansie rozpadu neutronu obok protonu i elektronu pojawia się trzecia cząstka obojętna elektrycznie, nie posiadająca masy spoczynkowej, lecz niosąca nie zerowy spin. Cząstkę tą nazwano NEUTRINEM. Dotychczas sądzono, ze neutrino nie posiada żadnej masy spoczynkowej, ale już w ostatnich latach pojawiły się doniesienia że może ono posiadać masę spoczynkową rzędu 10^-12 MeV. Z innych kanałów rozpadu znajdujemy neutrina mionowe i taonowe, którym przypisuje się odpowiednie masy spoczynkowe.

Dotychczas nie potwierdzono doświadczalnie takich mas, w związku z czym problem masy jest nadal otwarty i dyskusyjny. Zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej, cząstka taka porusza się w przestrzeni z prędkością około świetlną, co powoduje dodatkową trudność w jej identyfikacji. Taki stan rzeczy w przybliżeniu zasygnalizowany powyżej trwa do tej chwili. W toku pracy nad kwarkową budową elektronu i jego stanów wzbudzonych przy poczynionych założeniach modyfikujących dotychczasową wiedzę o kwarkach można było spróbować rozwiązać ten problem teoretycznie. Wyniki tej próby pokazuję poniżej.Wyniki obliczeń pokazałem już na wstępie bez koniecznych opisów i wzorów

              STRUKTURA KWARKOWA NEUTRINA

Obowiązujący wzór kwarkowy neutronu i produkty jego rozpadu pokazuje następujący wzór:

                                                                                        1

Ze wzoru tego wynika, że co najmniej jeden kwark neutronu musi zmienić zapach, ażeby móc przekształcić się do protonu U U d, Pozostałe dwa leptony są pozbawione struktury kwarkowej i to zgadza się z obowiązującą teorią, że leptony są pozbawione struktury kwarkowej. Niestety, ale pokazana wyżej struktura kwarkowa neutronu nie zapewnia zasady równej liczby kwarków po obu stronach równania. Wymóg ten jest konieczny, ażeby wzory strukturalne były poprawne i poddawały się procedurom matematycznym na ich parametrach a leptony uzyskały odpowiednie zestawy kwarków. W ten właśnie sposób włączono leptony do rodziny cząstek zbudowanych z odpowiednio dobranych kwarków kolorowych. Podział cząstek elementarnych na bez postaciowe leptony i kwarkowe mezony i bariony uległ likwidacji. Poprawną strukturę kwarkową neutronu zapewnia natomiast model trzech di kwarków o następującej konfiguracji:

.      2

Taki neutron posiada strukturę warstwową, gdzie zestaw kwarków leżących wewnątrz neutronu (Urr¹ + Ugg¹ + d_bb¹ ) stanowiący jego rdzeń, zachowuje się jak cząstka trwała, podobna do protonu. Natomiast zestaw kwarków peryferyjnych (zewnętrznych) przejściowo w stanie bifurkacji posiadać będzie wszystkie cechy mezonu pi z wbudowanym mechanizmem jego rozpadu, co powoduje, że rozpada się on następnie do jedno kwarkowego elektronu i dwu kwarkowego neutrina. Zasada mówiąca o tym, że liczba kwarków przed i po rozpadzie musi być zachowana jest spełniona.

3

Poniżej na rysunku pokazuję obie warstwy oraz spiny wszystkich sześciu kwarków, przed ich rozpadem.

W modelu tym indeksy 1 i 0 opisują spiny kwarków pochodzące z różnych rodzin. W protonie spiny wszystkich kwarków pochodzą z tej samej rodziny o indeksie równym 1, zaś suma ich spinów orbitalnych jest równa zeru, czego nie możemy powiedzieć o sumie spinów peryferyjnych (zewnętrznych) neutronu. Wiele cząstek elementarnych jest zbudowanych z di kwarków. Są to struktury jedno, dwu i trój di kwarkowe. Wzory prowadzące do ich obliczeń są bardziej rozbudowane aniżeli wzory użyte do obliczeń cząstek zbudowanych z pojedynczych kwarków. Podstawy teoretyczne tych obliczeń są takie same dla obu grup cząstek elementarnych.

Spiny par kwarków w neutronie (di kwarków) 

W tablicy tej pokazano tylko spiny orbitalne kwarków. Nie pokazano natomiast spinów wewnętrznych, a to dlatego, że ich suma jest równa zero, przez co nie wnoszą one żadnego wkładu do spinu cząstki. Spin neutronu pochodzi zatem od sumy spinów orbitalnych jego dikwarków. Odwrotnie jest w protonie, gdzie suma spinów orbitalnych jest równa zeru, zaś spin cząstki jest wynikiem sumowania spinów wewnętrznych. W tablicy te pary kwarków Ugg i dbb nie są stabilne, ponieważ zawierają kwarki z dwu różnych fizycznie rodzin [m =1 i m=0]. Okazuje się, że w powłoce zewnętrznej (wzór 3) anty kwarki Ugg i dbg w chwili rozpadu neutronu przekształcają się do postaci Uog.dog tworząc neutrino o spinie 1/2ħ. Podobnie zachowują się kwarki w mezonie pi. Oznacza to, że w stanie swobodnym spiny z rodzin mieszanych prowadzą do rozpadu cząstek i tu właśnie tkwi tajemnica niestabilności neutronu w stanie swobodnym. W stanie związanym z innymi cząstkami elementarnymi, kwarki nie stabilne stają się kwarkami wymiany odpowiedzialnymi za wiązanie się z innymi cząstkami, np. neutronu z protonem

Nie można wykluczyć możliwości rozpadu neutronu do protonu i elektronu bez udziału neutrina, bowiem w fazie bifurkacji ( przekształcania się parametrów fizycznych kwarków np. spinów orbitalnych i mas spoczynkowych z jednych wartości do innych), kwarki peryferyjne neutronu wyzerowując sumę swoich spinów orbitalnych mogą utworzyć trój kwarkowy elektron nie znany dotychczas w teorii cząstek elementarnych. Było to przed tym nie możliwe bowiem nie znano trój kwarkowej struktury elektronu, a ponad to, pojęcia spinu kolorowego i związanego z nim spinu orbitalnego. Ponieważ neutrino wprowadzono sztucznie do obserwowanego kanału rozpadu neutronu, w celu wyrównania bilansu spinów, taka interpretacja kanału rozpadu neutronu jest wielce prawdopodobna. Nie oznacza to bynajmniej, że neutrina nie istnieją, albowiem znane są inne kanały rozpadu lub syntezy, które świadczą o ich istnieniu, na przykład w procesie generowania masy we wczesnej fazie Wielkiego Wybuchu.

Oto wzory syntezy trzech gorących neutrin jakie mogą zachodzić we wnętrzu słońca lub innej gwiazdy.

Oznaczałoby to, że nie wszystkie neutrina są emitowane na zewnątrz słońca, co tłumaczy ubytek neutrin obserwowanych na zewnątrz gwiazd. Z kolei taki stan rzeczy wydłuża czas życia takiej gwiazdy. Poniżej pokazuję mechanizm rozpadu neutronu przez bozon W, w którym widać wyraźnie strukturę kwarkową neutrina.

Na podstawie schematu tego rozpadu można wnosić, że neutron jest strukturą dwuwarstwową. Warstwę wewnętrzną tworzą kwarki protonu, natomiast warstwę zewnętrzną kwarki bozonu W^-, który rozpada się na elektron i neutrino. Neutron jest specyficznym stanem protonu ubranym w swe antykwarki. Bozon W jest stanem bifurkacyjnym protonu uwalniającym się ze swego płaszcza, w który był ubrany. Gwiazdy neutronowe, które mogą przekształcać się do gwiazd kwarkowych, mogą też, przyjmować postać protonową. Jest to możliwe, ponieważ protony zielony i niebieski mogą wiązać się w struktury trwałe.

         MASY SPOCZYNKOWE KWARKÓW W NEUTRINIE

Energię spoczynkową neutrina obliczamy ze wzoru

                   dla n=4   

Gdzie                    

Analiza tego wzoru prowadzi do następującego wniosku

Neutrina mogą występować w dwu postaciach – bez masowej i masywnej.

a-  neutrino “klasy “0“  jest  bez masowe, jezeli  

           M_q^U = M_q^d  = 0,29192.10^-35 Vsm 

b-  neutrino “klasy “1”   posiadają masę różną od zera, jeżeli

           M_q^d  ( M_q^U  = k.0,29192.10^-35 Vsm )  gdzie   k 1

Tylko neutrino klasy 1 może oscylować jeżeli wyraz k_S będzie większy od 1

Dla neutrina o strukturze    mamy:

Dla neutrina o strukturze      mamy

Gdzie w wersji     identyfikujemy je jako anty neutrino

             SPINY KWARKÓW NEUTRINA

Neutrino jak każda inna cząstka elementarna posiada trzy rodzaje spinu. Są ro: spin wewnętrzny Io, spin orbitalny kwarków w cząstce Iorb, i spin kolorowy Ic będący sumą algebraiczną tych spinów. Wyniki zestawiono w tablicy poniżej.

Parametry fizyczne spinów kwarków w neutrinie elektronowym

Spiny pokazane powyżej zostały dobrane z odpowiedniej tablicy uwzględniającej ich kolor i zapach. Na podstawie następującego wzoru

Spiny, kolorowy I orbitalny kwarków

Dla m = 1,   Rodzina 1 w  VAs²  

Dla m=0,   Rodzina 0 w  VAs²  

Jak widzimy z tablicy dla m=1 spiny obu kwarków są z tej samej rodziny co zapewnia neutrinu strukturę odporną na rozpad.

      STANY WZBUDZONE MAS SPOCZYNKOWYCH NEUTRIN

                      NEUTRINO MIONOWE I TAONU

          ACTIVATED MASSES SPECTRUM OF NEUTRINOS

Czy neutrina mogą być wzbudzane do wyższych energii, tak jak elektron do mionu lub taonu. ? Tak, albowiem we wzorze

znajduje się wyraz ks będący funkcją kwantową wzbudzającą cząstki do wyższych energii. Wystarczy ją rozwinąć i wstawić odpowiednie liczby kwantowe ns.

Otrzymamy wówczas rozwiniętą postać wzoru

Podstawiając odpowiednie wartości dla liczb kwantowych funkcji wzbudzającej, otrzymamy

dla ns = 2      Ao = 0,255.10^-6. 216 = 55,08.10^-6 MeV           for Myon Neutrino

dla ns = 3      Ao = 0,255.10^-6 . 3375 = 860,625.10^-6 MeV    for Taon Neutrino

dla ns = 10   Ao = 0,255.10^-6 . 6,859.10^6 = 1,7524 MeV       for Universe ?

Co wynika z tego przykładu?. Może okazać się, że możemy spotykać się z ciężkimi neutrinami wypełniającymi objętość sfery Wszechświata nie zauważalnymi przez znane przyrządy pomiarowe, ale wnoszącymi znaczący wkład w brakującą masę . Jeżeli przyjmiemy dla uproszczenia rachunków, że liczba ciężkich neutrin we Wszechświecie wynosi N = 1.10^100, wtedy ich masa wyniesie:

Neutrina ciężkie 

Neutrina lekkie  

Jak widzimy, jest to wielkość całkowicie zależna od przyjętych wartości występujących we wzorach, i dlatego dla innych danych będzie ona zupełnie inna.  Jeżeli przyjmiemy masę 1 miliarda średniej wielkości Galaktyk we Wszechświecie otrzymamy masę rzędu 1,991.10^50 kg, a więc znacznie niższą od  10^70  lub 10^64 kg. Masy neutrin. Wielkości pokazane powyżej są wielkościami szacunkowymi, mającymi na celu pokazanie rzędu wielkości, z jakimi mamy do czynienia.

          INNE CZĄSTKI MATERII  CZY SĄ TO WIMP y?

Ze względu na to, że kwarki dr nie tworzą żadnych znanych nam cząstek elementarnych, przy czym możemy ich istnienie odczytać tylko z wypadkowego momentu magnetycznego o wartości rzędu momentu Mo, stąd możemy przypuszczać, że są to cząstki ciemnej zimnej materii (tak zwane WIMPy -Weakly Interacting Massive Particle ). Oczywiście nie ma na to bezpośredniego dowodu. Zachodzi, zatem pytanie, dlaczego Natura nie skorzystała z ich istnienia budując cząstki elementarne - być może właśnie, dlatego, że musiała z jakichś kwarków zbudować ową nieszczęsną ciemną i zimną materię, ażeby nie plątały się swobodnie po Wszechświecie bez jakiegokolwiek celu.

 Parametry fizyczne dikwarka  dr dr

Dlaczego tych cząstek nie można odkryć? Jedynymi wskazówkami są ich masa spoczynkowa i moment magnetyczny. Zarówno ich masa jak i moment leżą daleko poza możliwościami obserwacyjnymi obecnie dostępnych narzędzi jak i metod. Jeżeli rzeczywiście istnieją leżą tylko w sferze teorii lub hipotezy, i z tym należy się pogodzić.

    MASA SPOCZYNKOWA NEUTRIN WE WSZECHŚWIECIE

    REST MASSES OF NEUTRINOS INSIDE THE UNIVERSE

Jeżeli przyjmiemy dla uproszczenia rachunków, że liczba ciężkich neutrin we Wszechświecie wynosi N = 1.10^100, wtedy ich masa  wyniesie:

Dla neutrin elektronowych masa ta wyniesie

Jak widzimy, jest to wielkość całkowicie zależna od przyjętych wartości występujących we wzorach, i dlatego dla innych danych będzie ona zupełnie inna. Jeżeli przyjmiemy masę 1 miliarda średniej wielkości Galaktyk we Wszechświecie otrzymamy masę rzędu 1,991.10^50 kg, a więc znacznie niższą od  10^70  lub 10^64 kg. masy neutrin. Wielkości pokazane powyżej są wielkościami szacunkowymi, mającymi na celu pokazanie rzędu wielkości, z jakimi mamy do czynienia. Ze względu na to, że neutrina nie tworzą żadnych znanych nam cząstek elementarnych, przy czym możemy ich istnienie odczytać tylko z wypadkowego momentu magnetycznego o wartości rzędu momentu Mo, stąd możemy przypuszczać, że mogą to być cząstki ciemnej zimnej materii ( tak zwane WIMP -Weakly Interacting Massive Particle ). Oczywiście nie ma na to bezpośredniego dowodu. Zachodzi, zatem pytanie, dlaczego Natura nie skorzystała z ich istnienia budując cząstki elementarne - być może właśnie, dlatego, że musiała z jakichś kwarków zbudować ową nieszczęsną ciemną i zimną materię, ażeby nie plątały się swobodnie po Wszechświecie bez jakiegokolwiek celu. Dlaczego tych cząstek nie można odkryć? Jedynymi wskazówkami są ich masa spoczynkowa i moment magnetyczny. Zarówno ich masa jak i moment leżą daleko poza możliwościami obserwacyjnymi obecnie dostępnych narzędzi jak i metod. Jeżeli rzeczywiście istnieją leżą tylko w sferze teorii lub hipotezy, i z tym należy się pogodzić.

               GORĄCE NEUTRINA-W WIELKIM WYBUCHU

        FIZYKA WIELKIEGO WYBUCHU U WYLOTU TUNELU

Czy w strumieniu gorących neutrin jakie występują w początkowej fazie Wielkiego Wybuchu lub we wnętrzu Słońca mogły powstawać pary proton – elektron?.

 Jeżeli tak, to mechanizm fizyczny kreujący takie pary mógł być następujący.

Synteza z dwu gorących neutrin ujawnia elektron jedno kwarkowy

Synteza z trzech gorących neutrin ujawnia trzy kwarkowy elektron

lub sześcio kwarkowy neutron

W mechanizmie tym udział  brać muszą dwa neutrina i jedno antyneutrino w chodząc równocześnie w stan bifurkacji (zupa kwarkowa) polegający na tym, że w ograniczonej przestrzeni rzędu 10^-45 m3 i czasie rzędu 10^-23 do 10^-26 sekundy ich energia spoczynkowa może osiągać poziom 1 TeV . W tym czasie następuje rozpad neutrina na swobodne kwarki, które dokonują głębokiej przebudowy swych parametrów fizycznych. Przebudowie takiej ulegają równocześnie ich energia spoczynkowa i moment magnetyczny jak również spin, kolor i zapach , na co pozwala im teoria wewnętrznej struktury kwarków kolorowych. w ramach pokazanych tam wzorów, zasad i stopni swobody. Szczegółowe przekształcenia kwarkowe kolizji trzech neutrin pokazuję poniżej:

Etap 1. Cząstki wchodzące w stan bifurkacji ulegają rozbiciu na swobodne kwarki, ażeby przyjąć parametry kwarków białych. Otrzymujemy zupę kwarków białych.

Etap 2. W zupie białe kwarki łączą się ponownie i przekształcają swe parametry do parametrów nowej cząstki. Ponieważ wiemy, ze:

stąd: w pierwszym wyrazie otrzymujemy proton:

A w drugim wyrazie, otrzymujemy elektron trzy kwarkowy:

Oznacza to, że:

W wyniku wysoko energetycznej kolizji trzech neutrin jest możliwe wykreowanie protonu w towarzystwie elektronu, a to oznacza, że fuzja trzech neutrin może powodować deficyt neutrin wypromieniowywanych ze słońca, oraz spowalniać proces spalania wodoru i przedłużenie życia danej gwiazdy.

Na marginesie wzorów i opisu mechanizmu kreacji wodoru w strumieniu gorących neutrin chciałbym sprostować obiegowe pojęcie Wielkiego Wybuchu. Otóż Wielki Wybuch jest obecnie rozumiany i interpretowany jako pojedynczy jednorazowy akt kreacji materii z infinitezymalnie małej objętości, która powiększa się nie przerwanie do rozmiarów obecnie obserwowanych. Jeżeli przyjmiemy za poprawny model Wszechświata w postaci toroidu o zmiennym przekroju oraz strumienia gorących neutrin wypływających nie przerwanie z hipotetycznego tunelu, wtedy Wielki wybuch jest stale zasilany strumieniem materii generowanej u wylotu tuneli w procesie fizycznym kolizji neutrin, która następnie rozprzestrzenia się w powiększającej się objętości toroidu już zgodnie z mechanizmem fizycznym opisującym klasycznie rozumianym Wielkim Wybuchem, jak opisuje to astrofizyka i kosmologia współczesna. Wielki Wybuch należy teraz rozumieć jako ciągłą erupcję materii a nie jako jedno razowy akt stworzenia. Ponieważ erupcja ta odbywa się u wylotu tunelu o nie znanej geometrii i rozmiarach przestrzennych, można uznać, że powstaje w infinitezymalnie małej objętości ale w skali Kosmicznej, a nie lokalnej na Ziemi. Tunelu nie należy interpretować klasycznie jako walca o stałym przekroju wypełnionym strumieniem gorących neutrin, lecz jako obszar w którym materia Wielkiego Kolapsu i Wielkiego Wybuchu przechodzi transformację postaci z grawitacyjnej do magnetycznej a następnie ponownie do grawitacyjnej. Można go sobie wyobrazić jako wielki gorący piec z którego wyrzucana jest gorąca materia, która po ochłodzeniu tworzy nasz Wszechświat, by następnie być pochłonięta i rozgrzana do temperatury pieca. Jest to proces trwały i ciągły bez stratny, bez wymiany energii z innymi piecami.

                  NEUTRINO W POSTACI FOTONU

Neutrino w pewnych warunkach bifurkacyjnych (nieustalonych) może ulec przekształceniu do postaci fotonu, bowiem zasady i prawa obowiązujące w tej pracy na to zezwalają. Neutrino podobnie jak foton jest di-kwarkiem jednokolorowym w spinie. Przyjmuje się, że neutrino jest cząstką trwałą, a to oznacza iż nie ulega rozpadowi na inne cząstki. Ponieważ neutrino jest di-kwarkiem wydaje się że możliwy jest jego rozpad na parę elektron – pozyton lub przekształcenie się do postaci fotonu, bowiem jego spin jest spinem orbitalnym, którego suma jest różna od zera, a to oznacza, że neutrino może być cząstka nie trwałą wbrew temu o czym dowodzi dzisiejsza o nim wiedza. Na przykład deficyt neutrin słonecznych może być w ten sposób wyjaśniony.. Oto przykład poprawnego zapisu  kwarkowego neutrina.

które może przekształcać się do pojedynczego fotonu. Proces odwrotny w tym samym sensie jest również możliwy mimo że go nie obserwowano dotychczas co, nie oznacza, że takie zdarzenia nie mogą mieć miejsca. Foton nie jest zaliczany do leptonów. Może być jednak przedstawiony w postaci dikwarka zbudowanego z dwu białych kwarków.

Każdy z tych fotonów może rozpadać się na parę jedno kwarkowych białych elektronów i pozytonów. Jak widać to z pokazanych powyżej struktur kwarkowych, foton ma zerową wartość elementarnego ładunku elektrycznego, spin równy 1, ale jego energia spoczynkowa nie musi być równa zero ponieważ jest ona funkcją momentu magnetycznego każdego z kwarków. Jeżeli momenty magnetyczne nie będą zrównoważone, wtedy foton będzie posiadał energie spoczynkowa różna od zera. Do wyznaczenia energii spoczynkowej fotonu możemy wykorzystać następujący wzór

pochodzący z neutrina, przy czym współczynniki ks, kmd i liczba kwantowa n mogą byc inne aniżeli te które użyto do obliczenia masy spoczynkowej neutrina.

                    FOTON -STRUKTURA DIKWARKA

Foton nie jest zaliczany do leptonów. Może być jednak przedstawiony w postaci dikwarka zbudowanego z dwu białych kwarków.

Każdy z tych fotonów może rozpadać się na parę jedno kwarkowych białych elektronów i pozytonów. Jak widać to z pokazanych powyżej struktur kwarkowych, foton ma zerową wartość elementarnego ładunku elektrycznego, spin równy 1, ale jego energia spoczynkowa nie musi być równa zero ponieważ jest ona funkcją momentu magnetycznego każdego z kwarków. Jeżeli momenty magnetyczne nie będą zrównoważone, wtedy foton będzie posiadał energie spoczynkowa różna od zera. Do wyznaczenia energii spoczynkowej fotonu możemy wykorzystać następujący wzór

pochodzący z  neutrina, przy czym współczynniki ks, kmd i liczba kwantowa n mogą byc inne aniżeli te które użyto do obliczenia masy spoczynkowej neutrina.

                     KRÓTKIE PODSUMOWANIE 

Celem tej pracy było pokazanie, że leptony mogą być zbudowane z kwarków kolorowych. Wyniki obliczeń dokonane na leptonach, szczególnie na elektronie i neutrinie pokazały, że część teoretyczna jest poprawnie zbudowana i pozwala na pokazanie leptonów w szacie kwarkowej. Było to możliwe dzięki w prowadzeniu spinu kolorowego i całkowitego elementarnego ładunku elektrycznego. Oznacza to, że sztuczny podział cząstek elementarnych na bariony i leptony został przezwyciężony. Pojawiły się nowe dotychczas nie znane kanały rozpadu takie jak rozpad mionu do elektronu bez pary neutrin lub fuzji dwu elektronów do fotonu w towarzystwie pary neutrin. Podobne przypadki pojawiają się przy rozpadzie neutronu. O ile proton i mezon pi⁰ są stosunkowo prostymi cząstkami elementarnymi w sensie ich budowy kwarkowej, to neutron i mezon pi^- wykazują cechy złożone a szczególnie można tu zobaczyć mechanizm rozpadu jaki w nich tkwi i jest za niego odpowiedzialny. Zachodzi pytanie, czy geometryczny model kwarka w postaci toroidu jest poprawny. Wzory i wyniki obliczeń pokazują, że tak jest istotnie. Należy stale pamiętać, że kwarki są zgęstkami energii elektromagnetycznej uwięzionej w przestrzeni w kształcie toroidu i wszystkie prawa i zasady obowiązujące w fizyce falowej mają do nich zastosowanie. Kwarki nie są cząstkami w sensie makroskopowej dynamiki, co nie oznacza, że przy większych odległościach będą się zachowywać tak jak twarde cząstki materialne obdarzone masą, spinem, i elementarnym ładunkiem elektrycznym, co możemy zauważyć w procesach kolizyjnych np. dwu strumieni protonów w akceleratorach.

Okazało się, że wystarczą tylko dwa kwarki  U i d do pełnego opisu cząstek elementarnych, które z kolei są dwoma twarzami jednego kwarka jakim jest  biały ładunek Ło, który nazywam PROTOKWARKIEM  lub  HIPOTETYCZNĄ CZĄSTKĄ HIGGSA.

 jjanson@onet.eu
Copyright © 2009 NEHYBA
Ostatnia modyfikacja: 15 grudnia 2009