Темная материя и позитронно-электронная модель атомного ядра
Стандартная модель и типы кварков
В стандартной модели есть шесть типов кварков — нижний, верхний, странный, очарованный, красивый и истинный. У них также есть спутники в виде антиматерии — считается, что у каждой частицы есть версия из антиматерии, практически идентичная ей, но с противоположным зарядом. Кварки и антикварки объединяются с созданием частиц, известных как адроны.
Символ |
Название |
Заряд |
Масса |
|
рус. |
англ. |
|||
Первое поколение |
||||
d |
нижний |
down |
−1/3 |
4,8 ± 0,5 ± 0.3 МэВ/c² |
u |
верхний |
up |
+2/3 |
2,3 ± 0,7 ± 0.5 МэВ/c² |
Второе поколение |
||||
s |
странный |
strange |
−1/3 |
95±5 МэВ/c² |
c |
очарованный |
charm (charmed) |
+2/3 |
1275 ± 25 МэВ /с² |
Третье поколение |
||||
b |
прелестный |
beauty (bottom) |
−1/3 |
4180 ± 30 МэВ/c² |
t |
истинный |
truth (top) |
+2/3 |
174 340 ± 650 МэВ/c² |
Согласно модели Гелл-Манна, есть два широких класса адронов. Одна из частиц состоит из трех кварков — барионов (которые включают протоны и нейтроны, составляющие атомные ядра) — и других частиц, состоящих из кварка и антикварка, то есть мезонов.
Протон в стандартной модели
Утверждается, что протон состоит из трёх кварков, но это ложь – во благо, но всё же довольно большая. На самом деле в протоне существует несметное количество глюонов, антикварков и кварков. Стандартное сокращение «протон состоит из двух верхних кварков и одного нижнего кварка» просто говорит о том, что в протоне на два верхних кварка больше, чем верхних антикварков, и на один нижний кварк больше, чем нижних антикварков. Чтобы это сокращение стало верным, необходимо добавлять к нему «и ещё несметные количества глюонов и пар кварк-антикварк». Без этой фразы представление о протоне будет настолько упрощённым, что понять работу БАК будет совершенно невозможно.
Внутренности самого протона больше напоминают коммуну, где плотно расположено множество холостых взрослых и детей: чистый хаос. Это связанное состояние, но связывает оно не нечто простое, вроде протона с электроном, как в водороде, или хотя бы несколько десятков электронов с атомным ядром, как в более сложных атомах типа золота – но несметное количество (то есть, их слишком много и они слишком быстро меняются, чтобы их можно было подсчитать практически) легковесных частиц под названием кварки, антикварки и глюоны. Невозможно просто описать структуру протона, нарисовать простые картинки – он чрезвычайно дезорганизован.
Большой адронный коллайдер
БАК (Большой адронный коллайдер, LHC) — это самый крупный в мире ускоритель частиц, расположенный на франко-швейцарской границе в Женеве и принадлежащий концерну CERN. Основной задачей строительства Большого адронного коллайдера был поиск бозона Хиггса, неуловимой частицы, последнего элемента Стандартной модели. Задачу коллайдер выполнил: физики действительно обнаружили элементарную частицу на предсказанных энергиях.
Теперь, когда ученые очень сомнительно нашли бозон Хиггса, Большой адронный коллайдер будет искать еще более неуловимую цель: темную материю. Нас окружают темная материя и темная энергия — невидимые субстанции, которые связывают галактики, но никак себя не выдают. Воистину черная кошка в темной комнате.
После того, как в 2021 году ускоритель заряженных частиц Большой адронный коллайдер (БАК) вновь будет запущен после обновления и сможет снова сталкивать частицы друг с другом, ученые надеются, с помощью него наконец открыть неуловимую темную материю. Физики не одно десятилетие тщетно пытаются обнаружить частицы темной материи, на которые приходится основная масса нашей Вселенной. Однако теперь у исследователей появилась новая цель в этих поисках: относительно тяжелая и долгоживущая частица, которую можно получить в результате высокоэнергетических столкновений на БАК.
Понятие темной материи
Используя современные методы, ученые с высокой точностью определили количество всей материи во вселенной и, как оказалось, оно намного превосходит обычную материю, существующую в виде атомов. После обширной научной дискуссии, длившейся на протяжении нескольких десятилетий, ученые пришли к следующему выводу: бóльшая часть (т. е. около 84%) материи во вселенной состоит отнюдь не из атомов или каких-либо других известных видов материи, а из чего-то другого, причем оно не излучает, не отражает свет и не поглощает его. За неимением лучшего мы называем это загадочное нечто «темной материей». Однако назвать — не значит понять.
Взаимодействие темной материи должно осуществляться посредством так называемого слабого ядерного взаимодействия или какой-то другой неизвестной еще силы, равномощной слабому взаимодействию. Такие частицы назвали вимпами, от англ. WIMP «weakly interacting massive particles» — слабовзаимодействующие массивные частицы.
Темная материя и позитронно-электронная модель атомного ядра
В соответствии с позитронной-электронной моделью атомного ядра заряд не делим, т.е. носителем положительного заряда является позитрон, носителем отрицательного заряда является электрон. Фотон является продуктом аннигиляции позитрона и электрона, т.е. он состоит из позитрона и электрона.
В физике термин «аннигиляция» [буквально означающий «исчезновение», «уничтожение» (лат. annihilatio, от ad — к и nihil — ничто)] принят для наименования процесса, в котором частица и отвечающая ей античастица превращаются в электромагнитное излучение — фотоны или в другие частицы — кванты физического поля иной природы (см. Поля физические). Рождение пары — это обратный процесс, при котором в результате взаимодействия электромагнитных или других полей одновременно возникают частица и античастица.
Темная материя является источником гравитационного поля и не имеет заряда. Свет (фотон = позитрон + электрон), проходя сквозь мощное гравитационное поле темной материи, взаимодействует с ней. Электрон отталкивается от черной материи, позитрон притягивается – т.е. идет процесс, противоположный аннигиляции, рождение пары. В результате фотон в сильном гравитационном поле как бы смещаются в разные стороны – позитрон в сторону темной материи, а электрон в противоположную. Позитрон поглощает часть темной материи, превращаясь в протон. Сам же фотон в итоге превращается в нейтрон = протон + электрон.
Этап 1 |
Этап 2 |
Этап 3 |
Фотон и темная материя находятся далеко друг от друга |
Фотон и темная материя находятся близко друг к другу, Фотон начинается как бы расслаиваться на позитрон и электрон |
Позитрон захватил темную материю и образовался протон, в паре с электроном - нейтрон. Кулоновское притяжение между протоном и электроном компенсируется отталкиванием темной материи и электрона |
![]() |
|
|
Вывод:
Протон в позитронной-электронной модели атомного ядра является продуктом взаимодействия двух типов материи:
- Электромагнитной – позитрон, электрон и фотон
- Темной материи – источник гравитационного поля
- Каждая материя сохраняет свои свойства
Материя в целом заряжена нейтральна, т.е. на один электрон приходится один протон, который состоит их позитрона и темной материи. Протон тяжелее электрона в 1836 раз, в сумме позитрон + электрон легче темной материи в 918 раз, что составляет 0,1%, а оставшиеся 99,9% - это темная материя.
.