Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию icon

Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию



НазваниеНитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию
Дата конвертации20.09.2012
Размер445 b.
ТипДокументы


Нитевидная материя на встречных пучках

  • К семидесятилетию

  • Фангиля Ахмадгареевича Гареева

  • – пионера глобального резонанса


Часть 1. Что нового может появиться на встречных пучках?



Вихри кварк – глюонной плазмы



Магнитное взаимодействие в вихре строит кварковые нити



Кварк-глюонные вихри неограниченно удлинняются, захватывая кварки из атомных ядер окружающей среды



Насколько опасны кварковые вихри? Что можно потерять, а что - приобрести?



Неизвестные виды материи и энергии

  • Неизвестная

  • тёмная материя

  • Известная материя - менее 5% массы вселенной

  • Неизвестная «тёмная» энергия



Сферические (обычные) и цилиндрические атомы - флюксы

  • Ядра Длина

  • цилиндра - флюкса

  • не ограничена

  • Электронные оболочки ядер



Формы нитевидной материи

  • Цилиндрические нити с «надетыми» на них вращающимися заряженными частицами.

  • Тороидальные колечки с «обмотками» из вращающихся заряженных частиц.

  • Динамичное сочетание «цилиндров» с «торами», когда флюксовая нить, изгибаясь, формирует на каком-то своём участке колечко – «тор», а «колечко», распрямляясь, переходит в элемент «цилиндра».



Нейтральный (безэлектронный) вихрь

  • Вместе с u- кварками, вращающимися

  • в одну сторону, d- кварки (или u и ũ) могут вращаться в противоположную сторону.

  • В случае полной компенсации зарядов кварков (когда, например, на один u- кварк приходятся два d-кварка) вихрь по кварковому составу алогичен нейтральным частицам и имеет

  • нулевой линейный заряд.

  • Такой нейтральный вихрь не имеет электронной оболочки.



Ядерные превращения на флюксах

  • Квант магнитного потока в u-кварковом соленоиде

  • Бозе-жидкость – электронная оболочка флюкса

  • Слияние (синтез) обычных сферических атомных ядер

  • Ферми- газ –электронная оболочка обычного сферического атома (уменьшена в тысячу раз)


jpg" alt="">

Флюкс-якоря

  • Из многочисленных узлов и сгущений нитей могут быть устроены флюксовые «якоря», «вмороженные» в твердое атомно-молекулярное вещество.

  • Расстояние между частями «якоря» -свёрнутой в клубок нити – в этом случае меньше диаметра атомов

  • (~ 10-8 см).



Часть 2. Нити в природе?



Звездные флюкс-клубки - галактики





Грозовые флюкс-объекты



Торнадо (смерч)

  • Грозовое облако

  • Линейные и

  • шаровые молнии

  • Вращающийся

  • флюкс-вихрь



Радиационно - плазменные шаровые молнии

  • Атом

  • Флюкс

  • Магнитный кончик флюкса

  • Силовые линии магнитного поля

  • Плазма

  • Ионизирующее

  • излучение



«Холодные» шары Теслы

  • Флюкс-оболочка шара, расправившаяся под действием кулоновских сил

  • Переносимый предмет



Флюкс - пинч

  • Силы Ампера, стягивая фемтонити (флюксы) с одинаково направленными токами, могут создать в обычном веществе:

  • Термоядерный канал

  • Нейтронный канал

  • Страпельку - strangelet

  • Черную дыру

  • Космическую струну



Атомно-плотные флюкс-слои

  • Плотность флюксов

  • в атомно-плотной вате -

  • Масса 1 куб.см

  • флюкс-ваты -

  • Площадь монослоя

  • из 1 куб.см флюкс-ваты -

  • Масса 1 кв.см монослоя

  • атомно-плотной ваты ~ мг

  • Радиус монослойной

  • сферы из 1 куб.см ваты -

  • Объем сферы 4πR3/3

  • ~ 105 м3

  • Грузоподъёмность сферы -



Часть 3. Исходные положения флюкс- модели



Квант магнитного потока

  • Пусть в системе отсчёта, неподвижной относительно магнитного поля, вращается заряженная частица.

  • На неё действуют силы - Лоренца fL = (v/c)∙q∙H

  • и центробежная fC = γ ∙ mv²/r, где H – напряженность магнитного поля, v – скорость частицы, q – её электрический заряд, γ – Лоренц-фактор, m – масса и r – радиус вращения. Из равенства этих сил получаем Р = qrН, где Р – импульс частицы

  • в энергетических единицах.

  • Из условия квантования проекции момента импульса

  • Pr/c = Lh на ось вращения частицы имеем πr²· qH = πchL

  • и магнитный поток

  • Ф = πr²H = (πch/q) ∙ L = Ф0L, где L = 1, 2, …

  • Таким образом, магнитный поток Ф внутри круговой орбиты частицы состоит из целого числа элементарных квантов магнитного потока

  • Ф0 = (πch/q)



Всякий круговой ток заключает в себе целое число N квантов магнитного потока Фо



Флюксоиды

  • Если электрический заряд частицы равен элементарному единичному заряду е, то такой квант магнитного потока называют (начиная с братьев Фрица и Гейнца Лондонов, с середины ХХ века) флюксоидом.

  • Флюксоид имеет размерность электрического заряда, а его безразмерные выражения через элементарный заряд и постоянную тонкой структуры α:

  • Ф0 /е = (πch/е²) = π/α ≈ 430.

  • Обобщение понятия флюксоида Ф* для любых частиц

  • с электрическим зарядом q = е*:

  • Ф* = (πch/е*) = πе*/α* =

  • = πе* λ*/ r* = 2πμ*/r*,

  • здесь μ* - магнитный момент частицы, r* - её

  • классический радиус, λ* - комптоновская длина.



«Флюксоидальность» волн де Бройля

  • Подставив в выражение для импульса Р = qrН величину напряженности магнитного поля

  • Н = Фо/πr², выраженную через радиус вращения r частицы единичного заряда и флюксоид Ф0,

  • получим

  • Р = еr ∙ (πch/е)/(πr²) = ch/r

  • или

  • r = ch/Р = h/р = λ,

  • то есть

  • радиус вращения частицы около флюксоида равен её длине волны де Бройля λ.



«Электромагнитная» природа квантовой механики



Магнитный поток соленоида



Полная энергия вращающегося заряда

  • При r = λ = Lсh/Р, где L – орбитальное квантовое число, λ – длина волны де Бройля, Р – импульс вращающейся частицы, находим величину магнитного потока

  • Ф = Н · πr² = 2πLη*е*сh/Е,

  • через полную энергию частиц Е = Р/β.

  • Приравняв полученный магнитный поток

  • целому числу N квантов Φо, получим

  • Е = 2η*е*²(L/N).

  • Таким образом, полная энергия Е каждого вращающегося заряда е* флюксоида квантована

  • (L, N = 1, 2, 3, … ) и прямо пропорциональна числу зарядов на единице длины флюксоида η*.



Часть 4. Электроные аналоги флюксов - вихри в сверхпроводниках



Куперовские пары

  • Энергия магнитной связи W двух одинаковых

  • частиц с магнитным моментом μ:

  • W ~ μ²/d³ = (е*h/2mс)²/d³ ,

  • где d – расстояние между магнитными диполями, а m – их масса.

  • Для двух электронов, находящихся на

  • расстоянии порядка атомного (d ~ 10-8 см),

  • W ~ 10-16 эрг ≈ 10-4 эВ.

  • Это соответствует температуре частиц порядка 1 К, при которых в некоторых металлах электроны образуют куперовские пары и эти металлы становятся сверхпроводниками.



Критическое магнитное поле

  • В магнитном поле с напряженностью Н энергия переворота частицы со спином ½ равна 2μН. Сравнивая эту энергию с энергией, необходимой для переворота электрона и разрыва куперовской пары

  • в сверхпроводящем металле, получим правильную оценку так называемого критического магнитного поля, разрушающего сверхпроводимость:

  • Н ~ 10 кГс, магнитная индукция ~ 1 Тл.



Вихрь Абрикосова как сверхпроводящая трубка

  • В вихре Абрикосова напряженность магнитного поля Н = Ф0 /πr² ≈ 105 Гс = 10 Тл (здесь r – радиус вихря Абрикосова). Поскольку магнитное поле внутри вихря больше критического, куперовские пары там отсутствуют, и сверхпроводимость внутри вихря Абрикосова разрушена.



Критическая плотность вихрей Абрикосова

  • Поскольку вихрь Абрикосова в нашей квазиклассической модели представляет собой электронную вихревую трубку, внутри которой нет вращающихся электронных пар, то сверхпроводимость разрушается во всём сверхпроводнике 2-го рода, когда вихри Абрикосова плотно заполняют его объём. Это и наблюдают в экспериментах при критической напряженности магнитного поля.



Часть 5. Оценка параметров флюксов



Цилиндрический кварковый вихрь

  • Рассмотрим вихрь из u-кварков и с d – кварками на переферии со «средней» линейной плотностью кварков η порядка 1014 см -1. Фермионы в таких цилиндрических вихрях объединены в пары.

  • Модуль проекции момента импульса кварка на ось цилиндрического вихря Рr ≈ γМr = Lсh, откуда γ ≈ Lсh/Мr = L (сh/е*² · е*²/М)/r = L r*/α*r, где α* = (е*²/сh). Приравнивая этот лоренц-фактор полученному ранее γ = 2r*η* (L/N) для числа зарядов на единице длины η* и с классическим радиусом частицы r*, получим «N –соотношение»

  • N ≈ 2α*η*r.



Линейная квазинуклонная плотность кварков

  • Оценим число вращающихся кварков η*

  • в цилиндрическом вихре на единичной длине,

  • полагая, что плотность кварков в вихре такая же, как

  • и плотность валентных кварков в нуклоне.

  • При радиусе кваркового цилиндра r его объём на

  • единичной длине 1 · πr², объём нуклона 4πrN³/3,

  • где rN – радиус нуклона.

  • Учитывая, что в нуклоне три валентных кварка,

  • имеем

  • η* ≈ 3πr²/(4πrN³/3) = (9/4)(r²/rN³)



Радиус кваркового вихря

  • Радиус кваркового вихря оценим из

  • N –соотношения по найденному η* :

  • r ≈ rN (9α*/2N) -1/3

  • При rN ≈ 1,5 ф для u- кварков

  • (их в протоне вдвое больше чем

  • d-кварков, заряд u-кварка 2е/3)

  • α* ≈ (2/3)² · (1/137). При N = 1 имеем

  • r ≈ rN (2/137) -1/3 ≈ 6 ферми.



Устойчивость оценок параметров вихря

  • При N = 8, 27, 64 и 125 радиусы кварковых вихрей соответственно будут 3, 2, 1,5 и 1,2 ферми – то есть порядок радиуса - единицы ферми – сохраняется при изменении магнитного потока на 1-2 порядка.

  • Полученная оценка устойчива к небольшим изменениям модели, если даже от величины α*/N зависит слабо - как корень кубический.

  • По найденному r из N-соотношения найдём также

  • η* ≈ N/2α*r ≈ N ·5·1014 см-1



Энергия и масса единицы длины кваркового вихря

  • Проекция момента импульса

  • Р· r = Lсh, откуда при N = 1

  • Р ≈ Lсh/r ≈ 30·L МэВ.

  • Так как кварк релятивистский, Р ≈ Е ≈ Т.

  • Зная η* и Е, найдём массу единицы длины

  • кваркового вихря (без учёта энергии его

  • электрического и магнитного полей)

  • µ* ≈ Е · η* /с² ≈ 1,5·1016LN МэВ/с²

  • ≈ 2,7·10-11 NL г/см = 2,7 NL нг/м



Электромагнитная масса

  • При LN = 1 магнитная индукция в центре кваркового вихря В = Н = Фо/πr² ≈ 2,6·1017 Гс.

  • По напряженности магнитного поля найдём плотность магнитной энергии ρ* ≈ Н²/8π, энергию на единице длины вихря ε* ≈ ρ*·πr² ≈ 270 Дж/см и массу единицы длины магнитного поля

  • µ** ≈ ε/с² ≈ 0,3 нг/м.

  • Отметим, что энергия электрического поля (см. ниже) на единице длины кваркового вихря оказывается примерно в 20 раз меньше магнитной энергии.

  • Таким образом, масса единицы длины кваркового вихря около 3 нанограмм на метре.



Заряд единицы длины флюкса

  • Число избыточных зарядов η** может не совпадать с η*, поскольку кварковый вихрь может включать в себя как положительные, так и отрицательные кварки, вращающиеся в разные стороны (η** меньше η* примерно в 20 раз, см. ниже).

  • Напряженность электрического поля на поверхности флюкса,

  • как и у всякого заряженного цилиндра,

  • Е* = 2η**е*/r.

  • Е* не может существенно превышать напряженность электрического поля около тяжелых сферических ядер –

  • в более сильном поле образуются пары частиц и античастиц, нейтрализующие заряд кваркового вихря.

  • При е* порядка е имеем Е* ≈ 1026 ед.СГСЕ и

  • η** ≈ 3·1013 см-1

  • η**е* ≈ 0,5 Кл/км



Энергия электрона в оболочке флюкса

  • Если электроны оболочки вращаются

  • в разные стороны и сами не создают магнитного поля, влияющего на их движение, равенство центробежной силы вращающегося электрона и силы его электростатического притяжения

  • (γМβ²/r) = 2ηе*е/r позволяет сразу вычислить лоренц-фактор электрона

  • γ = Е/М ≈ 30 и его полную энергию

  • Е = γМ ≈ 2ηе*е ≈ 15 МэВ



Радиус электронной оболочки флюкса

  • Из условия квантования проекции момента импульса электрона на ось вихря: Р·r ≈ Lсh, где L = 1, 2, 3, … , для релятивистского электрона Р ≈ Е имеем r ≈ Lсh/Е.

  • При минимальном ненулевом L = 1

  • r ≈ сh/Е = (сh/е²) · (е²/γМ) = (137/30) · r*, где r* = 2,8 ф – классический радиус электрона. Отсюда r ≈ 13 ф .

  • Итак, радиус электронной оболочки цилиндрического атома по порядку величины составляет около 10 ферми.






Похожие:

Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconСпособ, форма существования материи, ее существеннейшее и неотъемлемое свойство. Движение, как и материя, вечно, несотворимо и неразрушимо. Мир есть движущаяся материя
Следовательно, современная наука уничтожила тот разрыв между материей и движением, который характерен для старого, метафизического...
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconЦентр "синтез" Н. И. Сиянов. Триумф Виджл-воина. (Конспект)
Далее, следуя Истине, я говорю: Материя суть голограмма, запечатлевшая вечную, неизменную Причину действия Бога. Иными словами, Материя...
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconДокументы
1. /Леонченко В.П. Расчет полосковых фильтров на встречных стержнях 1975.djvu
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconЖурнал технической физики том 59, в. 3, 1989 г., с. 84 Экспериментальное определение доплеровского смещения линий водорода на пучках ионов h2+ в диапазоне энергий 150-2000 кэВ
Л. А. Победоносцев, Я. М. Крамаровский, П. Ф. Паршин,1 Б. К. Селезнёв, А. Б. Берёзин2
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconЭлектрон волна ли? (статья, опубликованная в журнале "Инженер" №6, 2005)
Это опыты, обнаружившие интерференцию и дифракцию в электронных пучках и у отдельных электронов. Среди таких опытов как наиболее...
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconТема: Материя
Произведение в и ленина «Материализм и эмпириокритицизм» было написано в феврале-октябре 1908 года и издано отдельной книгой в мае...
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconРазвитие марксистско-ленинской философии. Синтез "белой" и "красной" идей. Новое космическое мировоззрение москва 1999 содержание
Что первично материя или дух?
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию icon1997 1  Бытие и небытие
В реальном мире им, как правило, соответствуют формы бытия, определения мира — материя, движение, пространство, время, качество,...
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию iconПлан-конспект урока по физкультуре для учащихся 5-х классов. Задачи урока: Обучение сочетанию технических приемов: ведения-передачи-ловли-броска
Эстафеты во встречных колоннах: 1 ведение- 2 шага- передача меча из рук в руки;2 ведение – передача двумя руками с отскоком от пола;3...
Нитевидная материя на встречных пучках к семидесятилетию icon1997 2  Трактат о небытии  Междисциплинарность и синергетика
В реальном мире им, как правило, соответствуют формы бытия, определения мира — материя, движение, пространство, время, качество,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов