Чтение онлайн

6 сортов (или, как говорят физики, 6 ароматов) кварков. И столько же антикварков. Известны также сотни комбинаций кварков - сильно взаимодействующих друг с другом частиц - адронов, которые могли образовывать стабильные оболочки флюксов в ранней "горячей" Вселенной. Кроме того, флюксы могли быть построены из разнообразных (бесчисленных!) комбинаций этих и многих других (в том числе еще не открытых) частиц. И все эти реликтовые флюксы могли сохраниться до наших дней, создавая богатое разнообразие невидимых для нас форм линейной материи. Есть ли у них общие черты? Есть - очень малый радиус.

Ранняя "горячая" Вселенная по оценкам теоретиков характеризовалась чудовищной плотностью материи. Это должно было привести к громадным значениям числа вращающихся на единице длины флюкса частиц ц* и, по фЗ, к очень малым радиусам реликтовых флюксов.

Пространство и время. Выделим в развитии Вселенной два характерных периода - "планковский" и "нормальный".

На самой границе наших познаний - в "планковский" период - Вселенная наполнялась неведомыми нам частицами с гигантскими массами. В этот период, как считают теоретики, радиус частиц возникшей Вселенной был порядка так называемой планковской длины 10'^см, энергия частиц была порядка известной планковской массы 2-10 ^г= 2-10'^ ГэВ, а плотность могла достигать планковской плотности 10^9^.

Все вышеприведенные "планковские" характеристики следуют из элементарных соображений: пусть две частицы с одинаковыми планковскими массами m сближаются до планковского радиуса r == h/mc (комптоновская длина волны планковской массы) под действием ньютоновой силы гравитации Gm^/i^, здесь G - известная гравитационная постоянная. Если при этом выделится энергия тс^ = Gm^/r, то сразу же получаем планковские r = (Gh/c^)^, m = (hc/G)^ и планковскую плотность m/r^.

В "планковской" Вселенной число вращающихся на единице длины флюкса гипотетических однозарядных частиц п* могло быть порядка куба обратной величины планковской длины (Ю^см''), и (по фЗ) радиус "первичных" флюксов мог составлять величину 10'^см.

Если тяжелые магнитные pt - монополи (Полякова-r'Xo- офта) рассматривать как разрыв "планковского" флюкса уже в несколько остывшей Вселенной, о которой мы знаем побольше, чем о "планковской", то через 10'" секунды при энергии частиц 10^ ГэВ получается радиус монополя (и флюкса) порядка 10'^ см. Вихревая оболочка флюкса такого радиуса может состоять из сверхтяжелых лептокварков - из так называемых Х- и Y- бозонов.

Повидимому, именно в "планковский" период зарождается вихревая губка (или совокупность "вложенных" друг в друга губок), представляющая собой пространственно - временной каркас нашего физического вакуума. По крайней мере, начиная именно с этого момента развития Вселенной мы (и современная наука) можем говорить о появлении столь привычного нам пространства и времени.

Причем время в нашей модели просто отражает некий текущий по флюксам "поток информации", который, как легко видеть, неразрывно логически связан с понятием "расширения Вселенной", с постоянным изменением первичной - "планковской" губки. Пространство и время друг от друга неотделимы (этот факт отражен в четырехмерном формализме теории относительности Пуанкаре - Минковского, где используют пространство с тремя обычными осями координат и с "необычной" четвертой осью временем),

Радиус флюксов пространственно временной "планковской" губки исчезающе мал (см. выше) и современными методами пока не разрешается. Поэтому и пространство и время воспринимаются нами как непрерывные и однородные среды, причем пространство еще и изотропно (его свойства не зависят от угла наблюдения).

Напомним, что из свойств пространства-времени следуют основополагающие физические законы: из однородности времени - закон сохранения энергии; из однородности пространства - закон сохранения импульса; из изотропности пространства - закон сохранения момента импульса. Темная материя.
– ерез 10'^ секунды после возникновения, когда температура расширившейся Вселенной снизилась до Ю^К (а энергия частиц - до 1 ГэВ), наступил "нормальный" период: плотность Вселенной все еще была почти на порядок выше ядерной плотности - 10^ г/см^, но продолжала быстро снижаться (современные атомные ядра - это как бы "капельки пара" от тогдашнего "застывавшего" вещества).

В это время число вращающихся на единице длины флюкса частиц т\* могло быть на три порядка больше, а радиус тех же ru - флюксов - на три порядка меньше, чем сейчас. Он мог составлять 10'^ см (это характерный радиус так называемого слабого взаимодействия).

Начиная с этого времени Вселенная приобретает знакомые нам черты, наполняется уже известными частицами, и ее дальнейшее развитие удается как-то расчитывать.

В этот "нормальный" период могла рождаться так называемая темная материя, составляющая по расчетам теоретиков более 90% массы Вселенной и состоящая, по нашему мнению,

из флюксов "нормального" периода - преимущественно из ru - флюксов, к свойствам которых мы и переходим.

Свойства кварковых ru-флюксов

Любители физики могут теперь поупражняться - самостоятельно определить важнейшие свойства кварковых флюксов из легчайших и потому самых распространенных и- кварков. Другие типы флюксов мы рассматривать не будем: уже только одни ru- флюксы позволят нам разобраться чуть ли не во всех известных чудесах природы.

Задача 1: Оцените магнитную индукцию и энергию магнитного поля в кварковом ru- флюксе. Решение. Поскольку радиус ru- флюкса г* = 5 фм, то индукция В = Н = Ф^сг*2 = З-Ю^Гс = 3-10" Тл. Известно, что плотность энергии магнитного поля и = Н^/8т1. Следовательно, энергия магнитного поля на единице длины флюкса U = пт*^и = 2-10'^ ГэВ/см или около 300 Дж/см.

Энергия магнитного поля на длине ru-флюкса, равной диаметру нуклона (3 фм) - около 0,6 ГэВ. Или 20 МэВ на один вращающийся бозон.

Отметим, что все полученные величины сильно (квадратично) зависят от г* и точность наших оценок невысока.

Задача 2: Оцените массу единицы длины кваркового флюкса.

Решение. По известной энергии единицы длины магнитного поля флюкса U по формуле Эйнштейна сразу же оценим массу единицы длины флюкса т* = U/c^ Она будет порядка 10" ГэВ-см^ ^ 10'" г-см"' = 0,01 нг-см"'. В связи с полученным результатом отметим, что один стандартный монополь Полякова-т'Хоофта имеет массу такую же, как несколько десятков метров ru-флюкса.

Задача 3: Оцените электрический заряд единицы длины ru- флюкса.

Решение. Пусть число избыточных зарядов е* на единице длины флюкса п**. Напряженность электрического поля

на поверхности флюкса как всякого заряженного цилиндра Е** = 2п**е*/г*. Е** не должна сильно превысить напряженность поля на поверхности обычных сферических ядер, поскольку в противном случае в физическом вакууме начинают рождаться пары электрон-позитрон, и образующиеся заряды нейтрализуют избыточный заряд нашего флюкса.

У сферических ядер с зарядом ядра порядка ста элементарных зарядов е, радиус порядка 10 фм. Напряженность электрического поля на поверхности такого тяжелого сферического ядра порядка 10^ (ед.СГСЕ). Полагая такой же Е** и е* =е, найдем п" = 3-10" см-' = 0,3^*. Следовательно, заряд единицы длины кваркового флюкса т\**е* вполне может быть порядка 1,5 -10^ ед.СГСЕ /см = 0,5 Кл/км.

Задача 4: Оцените энергию захвата ru- флюксом электрона, а также внутренний радиус электронной оболочки флюкса - гипотетического "линейного" (цилиндрического) атома.