Фрактальная структура субатомных частиц ифотона

Квантовая физика [41], на которой базируется чис­ленное моделирование явлений микромира, отказывает в форме и не в состоянии объяснить структуру субатом­ных частиц, что делает ее неполной, а представление процессов вероятностным. Так, введение квантовой физикой понятия спина субатомных частиц имеет сугубо квантовый характер и не имеет классического аналога. Однако автором получен положительный результат (см. Введение, п. 5) — установлена форма электрона в виде фрактальной структуры [1, 4, 5, 33] при исследовании постоянной тонкой структуры [41]. Одна из величайших тайн физики, указанная Р. Фейнманом в [14], раскрыта автором в [33], а именно, установлен алгоритм вычисле­ния числа α^-1 = 137,03597, которое представлено (см. п.2.2, (2.1)) в виде:

Для понимания заметим (см. Введение, п. 5), в атом­ной физике полагали, что постоянная α показывает, как сильно, элементарная частица взаимодействует с себе подобной. Исходя из такого понимания, она характери­зует только силу электростатического отталкивания двух электронов. Однако определенно можно сформулиро-

вать, что фундаментальная постоянная α является без­размерной величиной, характеризующей силу электро­статического взаимодействия двух элементарных частиц. В пп. 2.3, 3.3 показано, что постоянная α описывает тонкую структуру пространства, которая образуется в результате перехода кинетической энергии фотона в потенциальную энергию, или по-другому можно сказать, что структура пространства образуется комбинациями элементарных составляющих коллапсированных фото­нов.

Нам уже известно из п. 2.2, что в (4.1) π — число, рав­ное 3,14...; множитель 2 (перед 1n2) определяет число взаимодействующих частиц; показатель степени 2 ука­зывает, что константа α представляет собой квадрат эле -ментарного заряда в естественных единицах: заряда электрона, скорости света, постоянной Планка (см. Вве­дение, п. 5).

Проблема распознавания образа электрона тесно связана с отождествлением формы и поиском инвари­антных отношений. Поэтому число 3 π в данном соотно­шении представляет собой величину поверхности полу-шара единичного радиуса. Исходя из этого, форма электрона представляет собой полушар. Соотношение (4.1) получено с учетом фрактальной размерности частиц и неклассического представления производной. Повто­рим (см. п. 2.2), что неклассическое, или, вернее, фрак­тальное представление производной [35, 38] состоит в вычислении предела отношения:

(4.2)

по некоторому множеству (объекту) зарядов, «стягивающихся» к точке z, где Ф(z) — составляющая функции Ф(Е); D(z) — локальная фрактальная размерность объекта; z — значение заряда. Из определения производ­ной видно, что она характеризует плотность составляю­щей функции Ф(Е) во всем объеме заряженного объекта.

Как оказалось, во фрактальной геометрии речь идет также о новой интерпретации уже в основном извест­ного формализма современных математических теорий, таких как теории функций и функционального анализа [36 — 39]. Поэтому при отображении верхнего полукруга (каким представляется электрон на плоскости, что оп­ределяет спин, равный 1/2; здесь для сравнения заметим, что спин фотона равен 1, ибо восьмерка эквивалентна кругу) на область с разрезом полуоси окружности, авто­ром выявлена функция конформного отображения l/Г(z), где Г(z) — гамма - функция со значением аргу­мента z = 1/3. Это значение аргумента определено как компонента силового поля единичного заряда на прямой взаимодействия. Область с разрезом полуоси получается за счет взаимодействия двух подобных частиц. Поэтому решение задачи о взаимодействии двух электронов сводится к задаче конформного отображения. При этом впервые становится понятным физический смысл ок­ружности отображения, как формы замкнутых силовых линий магнитного поля, возникающего вследствие изме­нения состояния электрона.

Следовательно, искомая потенциальная функция найдена как -lnГ(z). Изменение потенциала электрона за счет взаимодействия, исходя из свойств производной в ее неклассическом представлении (4.2), можно записать

в выражении (4.1) как -1nГ(1/3)/(2^.10,00049), где мно­житель 2 найден при помощи понятия дельта-функции [34] при определении производной как предельного значения. Здесь учтено, что взаимодействующие элек­троны (см. рис. 2.2) обладают также пространственной структурой (размерность Е = 3) и имеют локальную размерность с учетом протяженности соприкосновения двух частиц. Эту локальную размерность определим, представив в виде ряда взаимодействующих пар объем­ных частиц [61]:

 

• 0,000004848137 = (4.3) секунды (угловой) в

3 • 3 +1 + (10 • 10 + 1) 10,00048966214 = 10,00049,

где 0,000004848137 - значение 1 радианах [62].

Как известно [1, 3], понятие фрактала связано с ше­роховатой поверхностью рассматриваемых физических объектов. Исходя из описания взаимодействия двух электронов (4.1), установлено, что форма электрона представляет собой полушар и показана на рис. 4.1. Ус­тановленная форма электрона является наилучшим приближением к действительно шероховатой поверхно­сти частицы. Как, например, планета Земля отождеств­ляется с формой шара, хотя в реальности она имеет много отличий от сферической формы. При этом следует учитывать, что субатомные частицы — не точки и не твердые полушарики, они обладают внутренней структу­рой, которую следует рассматривать как электромагнит­ные волновые сгустки, несущие электрический заряд.

Установленная форма электрона позволяет предста­вить фрактальные конструкции протона и нейтрона. Мы уже знаем, что нынешняя физика не в состоянии объяс -нить структуру субатомных частиц [63] и построить точ­ную количественную теорию магнитных моментов ну­клонов [49], так как магнитные моменты протона и нейтрона определяются структурной формой кварков (см. рис. 4.1). Структурное представление противоречит вероятностным формам изображения материи.

Электрон не имеет различий во внутренней структуре, его заряд отрицательный и выражается в натуральных единицах как -1. Это подтверждено экспериментально (см. п. 3.3): электрон является фундаментальной частицей и не имеет составляющих заряда.

 

Рис. 4.1. Фрактальная структура субатомных частиц и фотона

(масштаб изображения частиц не соблюден)

В свою очередь, геометрия нуклонов следующая. Кварк протона зарядом (-1/3) представляет собой тон­чайший слой, разделяющий частицу на две равные части — кварки зарядом (+2/3). Поэтому глобальный заряд протона равен q = +1. Два кварка нейтрона зарядом (-1/3) имеют форму сферического двуугольника со значе­нием внутреннего угла π/4, а между ними расположен локальный заряд (кварк) (+ 2/3). Отсюда видно, что глобальный заряд нейтрона равен нулю.

Как известно [14], магнитный момент — это число, характеризующее отклик частицы на внешнее магнитное поле. Исходя из представлений фрактальной физики, магнитное поле частицы возникает вследствие поляриза -ции структуры пространства (см. п. 3.3).

Магнитные моменты определены с помощью следую­щих соотношений:

М_р = Г(1/3) + Г(2/3)/12,0944 = 2,79, (4.4)

где М_р - магнитный момент протона.

 

M_n = Г(2/3) + 2Г(1/3)/9,2146 = 1,93, (4.5)

где М_n — магнитный момент нейтрона. Выражение магнитного момента электрона представ­лено как

М_е = Г(1) + 0 = 1,00.

(4.6)

Магнитный момент протона М_р и магнитный момент нейтрона М_n выражены в новых ядерных магнетонах β_я = 1,010 • 10^-26 А • м². Магнитный момент электрона вы­ражен в новой атомной единице магнитного момента β_е = 1,855 • 10^-23 А • м². Г(z) — гамма - функция. Показано выше, что l/Г(z) есть отображение верхнего полукруга (каким представляется электрон на плоскости) на об­ласть с разрезом полуоси единичной окружности. В (4.4) и (4.5) значения Г(1/3) = 2,6789, Г(2/3) = 1,3541 [62]. Числа 12,0944 и 9,2146 представляют собой соответствен­но локальные фрактальные размерности протона и ней­трона (см. п. 2.2, (2.3)). Напомним (см. п. 2.2), что локаль­ная фрактальная размерность характеризует квазиобъем субатомных частиц с учетом протяженности соприкос­новения общих элементов (зарядов), образующих их формы. Более подробное исследование спина и магнит­ных моментов субатомных частиц представлено в п. 4.3.

Теперь вкратце рассмотрим фрактальную структуру фотона (см. рис. 4.1) и его спин. Установленная форма фотона в виде объемной восьмерки подтверждается как геометрическими представлениями, так и следующими экспериментами.

Во-первых, для сравнения со спином субатомных частиц заметим, что установленная форма фотона по-

 

казывает корректное понимание целочисленной величи­ны 1 как квантового числа спинового момента частицы света, ибо проекция фотона на плоскости есть целый круг вследствие эквивалентности восьмерки и круга.

Во-вторых, фотоны, обладающие соответствующей энергией, взаимодействуя с атомным полем, превраща­ются в электронные и позитронные пары и следы их движения могут быть наблюдаемы. Поэтому приходим к выводу, что фотон есть комбинация двух мод электро­магнитного колебания, фаза которых в каждой части противоположна, и представляет собой стоячую волну. Для определенности заметим, что фотон в реальности имеет еще небольшую «несущую» — третью составляю­щую, что видно из его формы, показанной на рис. 4.1. Подтверждение предлагаемой структуры фотона выте­кает также из анализа эффекта Комптона (см. Введение, п. 8). Напомним: там же введен термин «мода» вместо термина «гармоника». Эффект Комптона является не простым взаимодействием частиц, а процессом выделе­ния подавленной моды с помощью колебательной систе­мы — рассеивателя. Поэтому частоту фотона в общем

— среднее

можем представить как арифметическое значение

Вспомнив закон сохранения электрического заряда, приходим к выводу, что составляющие фотона противоположно за­ряжены, хотя сам фотон в целом электронейтрален.

Вот что пишет историк науки [60]: «Давление света — коллективный эффект, создаваемый огромной совокуп­ностью фотонов; он одинаково удовлетворительно объ­ясняется как квантовой теорией излучения, так и тео­рией электромагнитного поля Максвелла. Поэтому наи­более убедительным подтверждением теории Эйнштейна мог быть какой-либо эффект, вызванный проявлением импульса отдельного фотона.

Такой эффект открыт в 1923 г. американским физи­ком А. Комптоном. При изучении рассеяния рентгенов­ских лучей на различных веществах он обнаружил, что

часть рассеянного излучения характеризуется длиной волны, отличной от длины волны падающего излучения. На рис. 4.2 (нумерация рисунка изменена — В.Ш. ) по­казаны результаты двух серий измерений Комптона, полученные с использованием щелей разной ширины. Несмотря на некоторые различия в правых и левых гра­фиках на их основе можно выявить следующие законо­мерности обнаруженного явления. В спектре рассеян­ного излучения, кроме линии с длиной волны первич­ного излучения молибдена (несмещенная компонента), присутствует линия с иной, большей длиной волны (смещенная компонента). При этом разность длин волн этих компонент растет с увеличением угла рассеяния. Проводя опыты с рассеивателями другой природы, Комптон установил, что общие закономерности эффекта не зависят от того, на каком материале происходит рас­сеяние».

Чтобы увидеть некорректное объяснение и «подгонку» под желаемые положения теории относительности, приведем известные результаты экспериментальных спектров рассеяния рентгеновских лучей [64], показан­ные на рис. 4.3. Все спектры даны для разных рассеивателей, однако угол рассеяния один и тот же для всех материалов — около 135°. Спектры представлены в по­рядке, отвечающем переходу от легких к более тяжелым элементам периодической таблицы. На рисунке даны обозначения: 1 — несмещенная линия; 2 — смещенная линия спектров. Из рисунка видно, как постепенно уве­личивается интенсивность несмещенной линии и в то же время падает интенсивность смещенной линии спектров.

Далее следует заметить из представленных на рис. 4.2 и 4.3 результатов, что первичный спектр Комптона яв­ляется не гармоническим колебанием, а содержит вто­рую моду (с большей длиной волны), хотя и ограничен­ную диафрагмами (щелями) опытной установки. Наличие второй моды колебаний в первичном спектре вы-

 

 

Рис. 4.2. Результаты экспериментов Комптона

зывается формой фотона (см. ранее), что определило открытие» несуществующего явления природы и «позволило» подтвердить положения теории Эйнштейна.

 

 

Рис. 4.3. Экспериментальные спектры рассеяния рентгеновских лучей различными материалами

Из теории колебаний известно, что выделение второй моды зависит как от угла рассеяния, так и от колеба­тельной системы — рассеивателя, что подтвердил экспе­римент по рассеянию рентгеновских лучей на разных материалах.

Установление фрактальной структуры фотона привело к изменению представления об электрической природе, где носителем электромагнитного взаимодействия явля­ется электронейтральный фотон (квант), составляющие которого противоположно заряжены. Это позволяет раскрыть природу электрической проводимости. При этом фотоны являются как инициаторами возбуждения электронов атома, так и энергетическими носителями этого возбуждения. Электроны в проводнике не пере­мещаются, а остаются связанными со своими атомами.

 

 

Возникновение фотона (кванта) обусловлено взаимо­действием возбужденных электронов с вихревой струк­турой пространства атома (см. далее п. 4.2). Фотон «набегает» на электрон, возникающее в результате сложное движение можно описать, просто складывая за -ряды обеих частиц. Этот процесс создания электриче­ской проводимости можно представить как процесс об­разования уединенных волн, совсем недавно получив­ших название солитонов, несущих в данном случае от­рицательный (для р-полупроводников положительный) электрический заряд. Такая модель проводимости при­менена для описания явления сверхпроводимости (см. п. 6.1), в результате чего стало возможным синтезировать очень высокотемпературные сверхпроводящие соедине­ния с критической температурой 373 К и выше [16].