Микола Носков
Квантова хромодинаміка (КХД), що є собою спробу розвинути внутрішню структуру елементарних частинок за допомогою математичного формалізму унітарної симетрії SU (3) теорії груп і з її допомогою систематизувати їх, виникла на висновках теорії відносності, принципу невизначеності Гейзенберга і квантової електродинаміки.
Однак «будь-які спроби побудувати послідовну теорію внутрішньої структури елементарних частинок незмінно приводили і приводять до невдач» (Станюкович, Лапчинський [1]), і «до цих пір не вдалося знайти теоретичний критерій, який дозволив би побудувати природну класифікацію всіх відомих частинок» (Бранський , 1989р. [2]).
На цьому тлі вельми симптоматично висловлювання провідних вчених у галузі фізики елементарних частинок (ФЕЧ), про те, що «труднощі у поясненні внутрішньої структури е.ч. (Як і в їх систематизації - М.М.) виникають, мабуть, тому, що їх по суті розглядають як деякі математичні точки, оточені «хмарою» з віртуальних електронів, мезонів, нуклонів і т.д., не тотожним реальним об'єктам. Проте досліди Хофштадтера з розсіювання швидких електронів на атомних ядрах переконливо показали, що нуклони мають кінцеві просторові розміри »(Свєчніков [3]). Подібну думку висловили Комар, Колпаков та інші дослідники. Тут, мабуть, слід нагадати розробникам ФЕЧ про те, що протяжність є однією з основних характеристик маси.
Але «уявлення про елементарні частинки як про протяжних об'єктах суперечать законам спеціальної теорії відносності» (Станюкович, Лапчинський), так як «Процес ідеально точного вимірювання довжини не може бути реалізований для елементарної частинки. Це викликає законні сумніви в можливості застосування висновків теорії відносності "всередині частинок" »(Фейнберг [4]). Отже, або локальність, теорія відносності і принцип невизначеності Гейзенберга, або протяжність і відмова від теорій, які їй суперечать.
Вважаючи протяжність фундаментальною властивістю маси, необхідно побудувати нелокальну фізично обгрунтовану теорію елементарних часток (ТЕЧ) або: за допомогою систематизації властивостей е.ч. від величини їхніх мас (як в таблиці Менделєєва); динамічних просторових модельних уявлень (як в атомі); на основі розвитку просторової структури. Природно, перші спроби систематизувати е.ч. були пов'язані з аналізом їх масових чисел, але це не дозволило їх класифікувати. Потім дослідники помітили, що маси розподілені в блізкостоящему групи, а їх число в групах підпорядковується якоїсь числової послідовності. Гелл-Манн [5] і незалежно від нього Цвейг [6] припустили в 1964р., Що ця послідовність підпорядковується законам унітарної симетрії SU (3) теорії груп (математична теорія), яка дає числовий ряд 1; 8; 10; 27;. .. «І яка має фундаментальне уявлення розмірності три» (К. П. Станюкович). Зроблений ними пошук трьох частинок, з мас яких можна б було скласти всі інші, не увінчався успіхом, і тоді Гелл-Манн і Цвейг припустили, що існують деякі три первочастіци - кварки, яких немає у вільному вигляді, що мають дробові електричні та баріонів заряди.
Після того як, завдяки кваркової моделі, була знайдена десятий частка в третій групі, впевненість у правильності обраного шляху у дослідників зросла. Деякий успіх цієї моделі вселив спочатку надію, що було відзначено навіть Нобелівською премією. Однак з часом, коли кількість частинок стало більше 300, а кварків - 36 {(6 кварків + 6 антикварков) × 3 кольори}, квантова хромодинаміка (КХД) перетворилася в непрохідні нетрі кварковою. Стрункої природної системи класифікації е.ч. не вийшло. ТЕЧ заблукала в трьох кварках.
Оскільки елементарних частинок з самого початку було відмовлено у праві мати просторову структуру, то і спроб класифікації з її допомогою не було. Розміри радіусів нуклонів (протона і нейтрона) в 0,8 Фермі (1Ф = 10-13 см) знайдено Гофштадтером експериментально, тому не могли бути відкинуті й зафіксовані в довідниках (як прикре виключення, на яке ніхто не звертав уваги).
Алматинський фізик - теоретик К. А. Токтар після тривалого вивчення проблем ФЕЧ в 1993р. розглянув динаміку розвитку обсягу е.ч. [7, 8, 9]. Для цього йому довелося зробити два припущення: просторова масова щільність е.ч. приблизно однакова; обсяг частинок можна представити у вигляді кульок. Визначивши їх щільність за допомогою радіуса Хофштадтера Токтар виявив, що приріст радіусів від групи до групи приблизно однаково, так, що можна прийняти його за константу і, крім того, повинна існувати ще одна група не виявлених поки експериментально адронів.
Класифікація груп адронів по Токтарову виглядає як квантування мас або обсягів і описується формулою:
Mn = A (Bn) 3, де:
Mn - маса найлегшого адронів у групі № n;
А і В - константи;
n - номер групи (n = 1, 2, 3 і т.д.).
Токтар вказує, що «у формулі присутній пряме прояв квантових властивостей, а також симптомів унітарної симетрії, тому що відносини М1/М1; М2/М1; М3/М1 ... = 1; 8; 27; 64; 125 ... Маси ж оболонок співвідносяться як m1/m1; m2/m1; m3/m1 ...= 1; 7; 19; 37 ..., що вказує на кількість і природу частинок, що утворюються у взаємодіях в залежності від того, які оболонки в них беруть участь: якщо своїми зовнішніми оболонками стикаються ка-мезон і нуклон, то можуть утворитися один ка-мезон і три пі-мезона або шість пі-мезонів, без обліку енергії взаємодії. Є слабка аналогія оболонок з кварками (ненаблюдаемость, послідовне зростання мас, число оболонок, їх придатність в якості складових частин адронів). Якщо аналогію продовжити, то кварків за кількістю оболонок, не враховуючи керна, повинно бути 48 {(8 кварків + 8 антикварков) × 3 кольори} ».
Тепер належить з'ясувати закономірність зміни мас е.ч. всередині груп, а також спробувати побудувати їх динамічну механізмную модель. Проте вже тепер можна сказати, що зроблено перший реальний крок до природного побудови класифікації елементарних частинок на підставі їх внутрішньої структури.
Список літератури
К. П. Станюкович, В. Г. Лапчинський. Систематика елементарних частинок. В зб. Про систематиці елементарних частинок. Атоми, ядра, елементарні частинки. Атоміздат, М., 1970.
В. П. Бранський. Теорія елементарних частинок як об'єкт методологічного дослідження. Вид. ленінградського університету, Л., 1989.
Г. А. Свєчніков. Невичерпність матерії. В зб. Структура і форма матерії. Наука, М., 1967, стор 106.
Є. Л. Фейнберг. Нелокальність. В зб. Теорія відносності і фізика високих енергій. Серія: Фізика, математика, астрономія. № 12, Знання, М., 1966, стор 40.
М. Гелл Манн. M. Gell - Mann. Phys. Lett., 8, 214, 1964. Пер. з англ. в кн. Ф. Індурайн. Квантова хромодінамітка. Світ, М., 1986, стор 9.
G. Zweig. CERN divprints Th. 401 and 412, 1964. Пер. з англ. в кн. Ф. Індурайн. Квантова хромодінамітка. Світ, М., 1986, стор 9.
К. А. Токтар. Про структуру адронів. МДП «Принт» ІФВЕ НАН РК, Алмати, 1993.
К. А. Токтар. До радіусам адронів. МДП «Принт» ІФВЕ НАН РК, Алмати, 1993.
К. А. Токтар. До спектру мас адронів. МДП «Принт» ІФВЕ НАН РК, Алмати, 1993