Антивещество, существующее в «нашем» веществе или Непростой мир нейтронов

(Гипотеза)

Спрашивается: так ли уж неправомочно выдвинутое нами в заголовке статьи предположение об антивеществе, располагающемся именно в «нашем» веществе и при этом не аннигилирующем со своей противоположностью (или, если сказать философски, диалектически – об антивеществе, существующем вкупе с веществом в борьбе, но и, одновременно, в единстве)? Думается, данное предположение вовсе не «шито белыми нитками», хотя сходу может показаться именно это.

В качестве примера возьмем так называемый бета-распад, происходящий «в космических масштабах, меньших скоплений галактик», и даже – у нас, можно сказать, «под носом». Что, спрашивается, обнаруживают в так называемом отрицательном бета-распаде свободного нейтрона N?

Последний спонтанно распадается «на воздухе», т.е. вне «комнаты» атомного ядра, приблизительно через 15 минут (в ядре нейтрон более или менее устойчив). И в распаде обнаруживают, что по принципу «вдруг откуда ни возьмись» из «нашего» нейтрона N появляется ничто иное как АНТИвещество в виде АНТИнейтрино (вместе с «нашими» протоном и электроном).¹ С другой стороны, в так называемом положительном бета-распаде вместе с нейтроном и нейтрино – телами, состоящими из «нашей материи» – из «нашего» же протона, и тоже «вдруг откуда ни возьмись», появляется позитрон, «положительный» электрон, АНТИэлектрон.² Их не было в наличии в «нашем» веществе до начала распада «наших» нейтрона и протона – ни позитрона не было, ни антинейтрино! – По крайней мере, они себя никак в «нашем» веществе до свершения соответствующих бета-распадов не обнаруживали. И «вдруг» – они появляются. Как «черт из табакерки», как результат свершившегося спонтанно бета-распада… Откуда, каким таким образом они, представители АНТИвещества, появляются в «нашем» мире?.. А сие, как оказывается, тайна великая есьм, не объясняемая физикой тайна…³

Да, позитрон, антивещество «положительного» бета-распада – не скажу за антинейтрино из «отрицательного» распада – практически тут же аннигилирует с «нашим» электроном, исчезает как «антиматерия» вместе с таким же кусочком «нашего» вещества в виде электрона, превращаясь в пару-тройку гамма-квантов; исчезает, если, разумеется, хотя бы один «наш» электрон присутствует в ближайшем пространстве, окружающем позитрон. Но спрашивается: откуда «вдруг» все-таки берется антивещество при бета-распаде «изнутри нашего вещества», если его, «анти», нет, по мнению Физической энциклопедии, «в космических масштабах, меньших скоплений галактик»?? Т.е. если его, антивещества, до начала процесса распада вещества – «наших» нейтрона и протона – якобы «и не было никогда»! Оно что, антивещество, появляется только «на кончике пера» математизированного физика-теоретика?.. Или оно действительно создается в данном месте пространства в процессе бета-распада?.. Создается?.. Но тогда – из чего, как оно создается физически?.. Увы, но современная физика, насколько нам известно, не ставит так вопроса и, естественно, не отвечает на него. Современная физика вообще больше предпочитает собственно физике с ее «простыми» и философскими вопросами по поводу тех или других материальных движений и превращений НОВЕЙШЕГО ВРЕМЕНИ многомерные математические фантазии… Безупречные, возможно, формально-логически. Но мало что объясняющие в физической (естественной, если хотите, материальной) ДИАЛЕКТИКЕ вселенной, взятой от минус до плюс бесконечности. Физика не объясняет, что стоит ФИЗИЧЕСКОГО за используемыми физикой математическими значками формул. А все потому, думается, что в этом вопросе физика отталкивается от не совсем верного своего основания, воздвигнутого где-то в 30-х годах 20-го века.

…Скажут, быть может, что антивеществу физикой все же не запрещено абсолютно находиться в «нашем» веществе даже у нас «под носом»; что несмотря на умственные выверты авторов, пишущих физические энциклопедии, запрет носит лишь относительный характер. Что ж, с этим нельзя не согласиться. Ибо именно на эту относительность запрета указывает, в частности, тот факт, что аннигилирует, уничтожается самопроизвольно, превращается в такой вид материи, как поле, вещество и антивещество ТОЛЬКО ОДНОГО И ТОГО ЖЕ РОДА: электрон и антиэлектрон (позитрон), протон и антипротон… А вот, скажем, «положительный» позитрон (антивещество, антиэлектрон) и «положительный» же протон («наше» вещество) уже не смогут аннигилировать «добровольно», спонтанно. Хотя бы потому уже не смогут, что они «в отсутствие принуждения» будут отталкиваться «друг» от «друга», а не притягиваться, как положено «друзьям»; им, стало быть, будет мешать взаимоуничтожиться, аннигилировать их одноименная (положительная) заряженность. И электрон с антипротоном, имеющие также одноименную заряженность, но уже отрицательную, тоже не смогут взаимоуничтожиться «добровольно»… А вот нейтральные, беззарядовые нейтрино и антинейтрино… Но мы не нашли в доступной нам литературе сведений об аннигиляции нейтрино и антинейтрино. Впрочем, как не нашли мы ничего вразумительного в доступной литературе и по вопросу о том, смогут ли именно аннигилировать – хотя бы принудительно, если не «добровольно» – те же позитрон с протоном и электрон с антипротоном. Аннигилируют ли они, как представители ВООБЩЕ вещества и антивещества? Или они вступят в какую-то иную реакцию (не аннигиляцию), буде их столкнут «лбами» в каком-нибудь ускорителе частиц? Ответов физика не дает, считая, по-видимому, разговоры на эту тему «лишь глупой философией», поскольку они, разговоры на эту тему, лишены, видите ли, магических для нынешней физики математических значков…

Таким образом мы и считаем – после рассуждений, сделанных выше – вполне приемлемой мысль о том, что если и не антивещество как таковое (не атомы антивещества, скажем, антиводород), то отдельные элементы антивещества в виде античастиц, вполне могут существовать в главным образом «нашем», т.е. в обнаруживаемом «на просторах нашей вселенной», веществе. Причем – не аннигилируя с последним. Больше того. На наш взгляд, антивещество и действительно существует вполне благополучно в веществе. – В том же испытывающем отрицательный бета-распад через 15 минут после освобождения из ядра нейтроне. Ведь спрашивается еще раз: если антивещества в том нейтроне нет, до его бета-распада не существовало – откуда оно тогда берется (взялось) после или в процессе распада? Ясно же, что из ничего чего-то не способно родиться… Впрочем, здесь мы должны слегка коснуться предыстории открытия нейтрона; открытия, которое исключило – на наш взгляд, достаточно субъективным образом – нахождение ВНУТРИ ЯДРА электронов и которое, стало быть, исключило оттуда же и несколько более интересующие нас сейчас, но не известные тогда науке позитроны с антинейтрино.

«Вскоре было показано, - пишут в «Физике для всех», - что спин протона тоже равен ½. Если теперь попытаться «поместить» как протоны, так и электроны в ядра атомов, то возникают затруднения. Например, ядро азота… должно было бы содержать 14 протонов и 7 электронов (чтобы 7 электронов ТЕОРЕТИЧЕСКИ нейтрализовали 7 протонов; положительный заряд ядра азота равен 7, как известно. – А.М.). Суммарный спин этих частиц не может обратиться в нуль, так как его минимальное значение… не может быть меньше ½. […] Тем не менее опыт показывал, что спин ядра азота равен нулю. […]

Введение нейтрона… позволило разрешить упомянутые выше трудности. Так, например, ядро атома азота… можно было теперь считать состоящим из 7 протонов и 7 нейтронов, суммарный спин которых равен нулю. Отпала необходимость в предположении, что внутри ядра находятся электроны (вот как была открыта дорога «кваркам» и пр. – А.М.)… Таким образом, после введения нейтрона строение ядер стало таким, каким оно признается по настоящее время» (Купер Л. «Физика для всех. Введение в сущность и структуру физики». Пер. с англ. М., Мир, 1974, т.2 «Современная физика», сс.234 – 235).

З
аметим еще раз: мы совершенно не против конструкции ядра из протонов и нейтронов; но мы предполагаем в своей гипотезе существование электронов и, главное, ПОЗИТРОНОВ КАК АНТИВЕЩЕСТВА не просто в ядре атома, где по старой теории, отвергнутой открытием нейтрона, электроны должны были логически, если не физически, нейтрализовать часть протонов, а мы предполагаем существование электронов и позитронов, а также нейтрино и антинейтрино, если хотите, глубже – в ядерных (и, значит, и в свободных) нейтронах. – Откуда, на наш взгляд, электроны и позитроны с нейтрино и антинейтрино В ПЕРВУЮ ОЧЕРЕДЬ и вылетают, двигаясь затем в том числе и в пространстве ядра, когда имеет место хоть свободный, хоть внутриядерный бета-распад.⁴

В ядре электронов нет, утверждают в Физической энциклопедии. Если непосредственно, наравне с протонами и нейтронами, то «да», электронов в ядре нет и быть не может. Но они есть зато, уточним, во внутриядерных и свободных СОСТАВНЫХ нейтронах и действительных протонах. Впрочем, мы должны обратиться теперь со всем возможным вниманием к конструкции составного нейтрона N, представленной рисунком 1.

Как видно, рис.1 дает представление о строении СОСТАВНОГО нейтрона N, а также и строении ВИРТУАЛЬНЫХ протона р⁺ и антипротона р^-. Кроме того, он, составной, имеет в своей структуре и ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ нейтрон n, обобщенный виртуальными протонами, а точнее – составными частями виртуальных протонов. При этом составной нейтрон N, по нашей гипотезе, состоит совсем не из «кварков» и «антикварков» – гипотетических изобретений не совсем верно («позитивно») ставшей развиваться после открытия нейтрона (слишком формально математизировавшейся) теоретической физики. У нас составной нейтрон гипотетически сконструирован из хорошо знакомых нам «докварковых» частиц, и лишь одна частица составного нейтрона – элементарный нейтрон n – одновременно и совершенно незнакома, и, в силу своей ПОЛНОЙ нейтральности, интуитивно довольно хорошо понятна.

Спрашивается после внимательного ознакомления с рис.1: как осуществляются в связи с данной гипотетической картинкой бета-процессы? На наш взгляд, с составным нейтроном N происходит следующее.

В нем, если он находится «на воздухе», через известный промежуток времени спонтанно происходит, во-первых, разрушение на составные части ВИРТУАЛЬНОГО АНТИпротона р^- и, во-вторых, ОДНОВРЕМЕННОЕ образование из «соседнего» виртуального же протона р⁺ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО протона Р+ (с соответствующей затратой энергии, конечно). Это – процесс под названием «отрицательный бета-распад», при котором «на воздухе» появляются как действительный протон Р+, так и известные остатки разрушившегося виртуального АНТИпротона Р-, т.е. электрон е^- и антинейтрино v*. Представляется также, что само возбуждение спонтанного бета-распада свободного составного нейтрона N инициируется в течение приблизительно 15 минут потоком «вторгающихся из воздуха» многочисленных нейтрино v. Последние соответствующе взаимодействуют с антинейтрино v*, существующим внутри составного нейтрона, а если глубже – в виртуальном антипротоне р^-. При достижении помощью внешнего потока нейтрино максимального возбуждения виртуальный антипротон р^-, а с ним и составной нейтрон N перестают существовать, уступая место ТЕПЕРЬ ОТДЕЛЬНЫМ антинейтрино v*, электрону е^- и образовавшемуся из виртуального р⁺ действительному протону Р+.

В отличие от описанного только что спонтанного образования «на воздухе» (а также и в ядре, но по несколько иным, видимо, причинам) действительного протона Р+, процесс спонтанного образования из виртуального антипротона р^- ДЕЙСТВИТЕЛЬНОЙ частицы АНТИвещества, ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО антипротона Р-, т.е. «положительный» бета-процесс, возможен, по-видимому, только внутри ядра. Дело в том, что для возбуждения этого бета-распада необходимы, на наш взгляд, в достаточном количестве приходящие извне составного нейтрона N АНТИнейтрино v*, взаимодействующие внутри составного нейтрона с нейтрино v виртуального протона р⁺ и этим взаимодействием разрушающие последний. При отсутствии же достаточного потока АНТИнейтрино «в воздухе» и, следовательно, в атомном ядре данный «положительный» бета-распад составного нейтрона N (или, если хотите, ВИРТУАЛЬНОГО протона p⁺) с испусканием нейтрино и позитрона представляется маловероятным.⁵ Можно, однако, предположить в связи с данным бета-распадом, что действительный антипротон Р-, поскольку он вообще способен появиться в ядре в результате возбуждения данного бета-распада потоком антинейтрино, очень быстро должен в среде действительных протонов ядра Р+ аннигилировать⁶ и этим привести и к уменьшению заряда ядра на 1, и к уменьшению атомной массы. Как дальнейший вывод – «положительный» бета-распад с образованием антипротона Р- может через энергию аннигиляции дополнительно инициировать (в достаточно крупных ядрах) еще и альфа-радиоактивность, сопровождаемую гамма-излучением.

Само собой разумеется, при имеющем место так называемом электронном захвате, осуществляемом протоном ядра, чтобы нейтрализовать свой позитрон,⁷ на базе действительного ВОЗБУЖДЕННОГО протона Р+ (или возбужденного действительного протона Р-) «конструируется» составной нейтрон N с его теперь уже виртуальными протоном р⁺ и антипротоном р^-.

Скорее всего, действительные протоны и составные нейтроны внутри атомных ядер экономно группируются в альфа-частицы (в ядра гелия-4): 2 составных нейтрона N плюс 2 действительных протона Р+ (см. ядро гелия-4 на рис.2). Причем, далее альфа-частицы в ядре формируются и иначе, чем на рис.2: действительные протоны прикрепляются своими позитронами к составным нейтронам со стороны виртуальных АНТИпротонов, т.е., фактически, к электронам. Получается так называемое сильное взаимодействие, организуемое внутри ядра атома не аннигилирующими друг с другом веществом и антивеществом.⁸ При этом нейтрализуются два соответствующих заряда. И таким образом получается, что заряд ядра создают позитроны составных нейтронов, т.е. что заряд создают теперь не действительные, а виртуальные протоны.

Возможно, «ГОЛЫЕ» СОБСТВЕННО нейтроны n есть ничто иное как частицы так называемой темной материи, связывающиеся между собой только гравитационно. Они, собственно нейтроны n, по-видимому, способны замещать в ядре составные нейтроны N. Например, если в реакции превращения бора-8 в бериллий-8

бор имеет в ядре до этого превращения 5 протонов и 3 составных нейтрона, то превращаясь в бериллий, имеющий 4 протона и 4 нейтрона, бор (или «кто-то» еще; шутка) разрушает один КАКОЙ-ТО свой протон из пяти и образует в результате КАКОЙ-ТО четвертый нейтрон бериллия. Спрашивается: какой же протон и какой нейтрон? На наш взгляд, здесь получившийся из бора бериллий должен иметь в ядре 3 составных нейтрона N плюс один элементарный нейтрон n, полученный из РАСПАДА внутри ядра одного ДЕЙСТВИТЕЛЬНОГО протона бора:

[P+=(n+e⁺+v)]n+удалившиеся из действительного протона (e⁺+v).

В противном случае, мы должны признать, что в результате разрушения в одном составном нейтроне N бора ВИРТУАЛЬНОГО протона р⁺ должен обязательно появиться ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫЙ АНТИпротон Р-:

[N=(e^-+v*+n+v+e⁺)] [(n+v*+e^-)= P-]+удалившиеся из составного нейтрона (e⁺+v).

Но во втором случае через последующую аннигиляцию пары противоположных ДЕЙСТВИТЕЛЬНЫХ протонов дополнительно к одному заряду в переходном ядре будет уничтожена еще и некоторая МАССА, равная приблизительно массе двух действительных протонов. И в таком случае получится не бериллий-8, а только бериллий-6 с 4-мя протонами и только двумя составными нейтронами. Впрочем, реакция нейтрализации одного «лишнего» действительного протона бора может идти и как превращение действительного протона, прикрепленного к отрицательному концу одного из составных нейтронов, в новый составной нейтрон – через присоединение к действительному протону антинейтрино и электрона:

[Р+=(n+е⁺+v)]+e^-+v*[N=(e⁺+v+n+v*+e^-)].

В общем, cтоль конкретные вопросы следует обсуждать не в этой статье, затрагивающей лишь некие общие принципы физики вещества и антивещества. К тому же, эти принципы названы пока лишь гипотезой.

Спрашивается, как электроны и позитроны связываются на обобщаемых собственно нейтронах n, т.е. внутри составных нейтронов? Как нам представляется, электрон и позитрон реагируют друг с другом внутри нейтрона магнитно, как два параллельных круговых тока, образующих соответствующие магнитные полюсы ОТТАЛКИВАНИЯ, противодействия зарядовому («антивещественному»? кулоновскому?) ПРИТЯЖЕНИЮ. О роли нейтрино и антинейтрино в связывании электронов вещества и антивещества и собственно нейтрона n в составной нейтрон N пока сказать нечего.

А теперь рассчитаем на основе предложенной модели составного нейтрона N и бета-минус его распада массу нейтрино.

Посчитаем сначала, сколько масс электрона (е=9,10938215*10^-28 г) содержит в себе разница масс составного нейтрона (N=1,674927211*10^-24 г) и действительного протона (P=1,672621637*10^-24 г). Получается, что в этой разнице масс содержится 2,5309883 масс электрона или 1,2933322 МэВ при энергетической массе электрона 0,5109989 МэВ.⁹ Теперь составим для массы составного нейтрона следующее уравнение (уточняющими значками вещества и антивещества пренебрежем):

P+е+v=N–s_n,

где v – искомая масса нейтрино, а s_n – энергия связи структур составного нейтрона N или, если хотите, дефект массы, получающийся при объединении разрозненных (не взаимодействующих) масс в некую целую (взаимодействующую внутри) массу. При этом

где s_p – энергия установления связи в действительном протоне при распаде составного нейтрона N, а ∆s – энергия связи электрона и нейтрино в составном нейтроне N, регистрируемая у них при бета-распаде последнего; ∆s≈0,7823180 МэВ.¹⁰

Определим далее, что найденную выше разницу масс составного нейтрона N и действительного протона Р в 2,5309883 массы e дает сумма масс электрона, нейтрино, а также рассеявшаяся в пространстве масса (связь) ∆s:

e+v+∆s.

Из этого соображения получим уравнение:

из которого после решения относительно массы нейтрино и подстановки известных значений

получаем, что масса нейтрино

или 15,4 эВ. ¹¹

Впрочем, не будем останавливаться на массе нейтрино. Далее можно прикинуть также неизвестную массу собственно нейтрона n. Сначала найдем, чему равна связь s_n:

s_n=N-(P+е+v).

Массу собственно нейтрона n при учете, что N – это n+2e+2v, найдем из выражения

При вычисленных массе нейтрино и связи s_n≈0,7823187 МэВ масса собственно нейтрона n будет равной 938,5433 МэВ. Это примерно на 2 массы электрона меньше массы составного нейтрона и примерно на половину массы электрона больше массы действительного протона.

В заключение в связи с представленной моделью составного нейтрона и рассуждениями об антивеществе скажем о принципиальной схеме аннигиляционного двигателя, как мы его представляем.

Горючим должны послужить протоны и антипротоны, получаемые при бета-распадах составных нейтронов. Последние должны распадаться, по нашей гипотезе, в двух отдельных струях: во-первых, нейтрино, а во-вторых, антинейтрино. При этом, согласно нашему представлению о составном протоне и его бета-распаде, в первом случае, или в первой камере аннигиляционного двигателя, облучаемой нейтрино, получаются протоны (ибо виртуальные антипротоны р^- в составном нейтроне N разрушаются от воздействия потока именно нейтрино). Во второй же камере двигателя получаются антипротоны – ибо здесь уже разрушаются от воздействия потока антинейтрино виртуальные протоны р⁺ cоставного нейтрона N. Затем возникшие из виртуальных действительные протоны Р+ и антипротоны Р- смешиваются в третьей камере аннигиляционного двигателя, где и происходит их аннигиляция (сгорание) с созданием соответствующей энергии и реактивной тяги.

Наиболее простым вариантом, представляется, здесь может быть использование в качестве топлива дейтронов – ядер изотопа водорода, состоящих из одного составного нейтрона и одного действительного протона. В этом случае, возможно, не потребуется двух отдельных камер двигателя; при облучении дейтронов потоком АНТИнейтрино действительные АНТИпротоны будут образовываться и аннигилировать с уже имеющимися в ядре дейтрона действительными протонами.

Александр Мичурин

г.Зеленоград

2005 – 26.01.2011 гг.

10 В теории бета-процессов эта величина называется граничной энергией распада .