Количество сортов элементарных частиц – 807430

C точки зрения физики количество сортов (видов) элементарных частиц, скорее всего, неограниченно велико (например, это утверждает и теория струн). Однако, по мнению автора, мир… натуральных чисел (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …), возможно, «подсказывает» нам, что количество сортов всех частиц ограниченно. В любом случае (условное) число 807430, порожденное миром чисел, может иметь самое фундаментальное значение (но вот какое именно?).

Если читатель имеет понятие об элементарных частицах, то он может сразу переходить в конец статьи, где рассказывается о мире натуральных чисел.  

 Элементарная частица – собирательный термин, относящийся к микрообъектам в субъядерном масштабе (с размерами меньше, чем ядро атома). Большинство элементарных частиц имеет сложную внутреннюю структуру, однако разделить их на части невозможно. И только 28 элементарных частиц на данный момент считаются бесструктурными и рассматриваются как первичные (фундаментальные) частицы. Поговорим сначала именно про эти частицы.

Фундаментальная частица – бесструктурная элементарная частица, которую до настоящего времени не удалось описать как составную. Любая (видимая) материя во Вселенной для физиков это, чаще всего, – просто вещество, которое (если игнорировать теорию струн) на самом глубоком уровне состоит из 12 фундаментальных частиц – кирпичиков мироздания (6 кварков и 6 лептонов), а также из 4 квантов полей (переносчиков 4-х фундаментальных сил в природе, самая загадочная из четырех сил – это гравитация). У каждого кварка и лептона есть своя античастица, поэтому полный набор состоит из 28 фундаментальных частиц.

Главный строительный блок всех атомных ядер – это протон, поэтому именно протон считался частицей первостепенной важности для ядерной физики. Однако эксперименты в 1968 г. доказали, что протон состоят из трех кварков (u+u+d), а нейтрон (родственник протона, только без заряда) состоит из трех других кварков (d+d+u). Позже было установлено, что ВСЕ элементарные частицы вовсе не «элементарны», а являются комбинацией фундаментальных частиц.  Причем в свободном виде кварк существовать не может – это аксиома и парадокс науки. И все фундаментальные частицы данного сорта (вида) тождественны друг другу (например, все протоны – «на одно лицо»).

Все фундаментальные частицы четко разделяются на три семейства, в каждом из которых: два кварка, электрон (или его родственник) и нейтрино. Свойства соответствующих фундаментальных частиц в трех семействах (обозначим их номерами: I, II, III) идентичны за исключением массы, которая последовательно увеличивается в каждом следующем семействе (семейство I – самое «легкое»). Масса самой тяжелой фундаментальной частицы (t-кварка), возможно, в триллион раз больше массы самой легкой фундаментальной частицы – электронного нейтрино (см. мою статью «Новая физическая константа?» по следующей ссылке:

http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/number2000.shtml ).

С учётом «цвета» (это просто заряд ядерной силы) и спиральностей все фундаментальные частицы составляют 45 вейлевских состояния (уравнений движения). Именно столь большое число кварков и лептонов наводит на мысль о том, что они, в свою очередь, могут состоять из преонов (субкварков, первочастиц). Однако эксперимент пока не даёт никаких указаний на существование преонов.

Всё, что мы видим на Земле и в космосе состоит, по-видимому, из комбинаций двух кварков (u, d) и электронов, то есть из фундаментальных частиц семейства I (самого «легкого» – частицы этого семейства имеют наименьшие массы).

Ещё во Вселенной есть частица-призрак – нейтрино, которая чрезвычайно редко взаимодействует с другими видами материи. Почти все фундаментальные частицы из семейств II и III не входят в состав обычной материи. Эти фундаментальные частицы либо возникали (на мгновения) в ускорителях, имитирующих условия ранней Вселенной (таких условий во Вселенной сейчас уже нет), либо обнаружены в составе космических лучей (мюон). Несмотря на некую «неуловимость» фундаментальных частиц из семейств II и III, физики утверждают: любое вещество (естественное или полученное на ускорителях) состоит из комбинаций 12 известных фундаментальных частиц и соответствующих им античастиц (повторяю, они есть у каждой частицы).

В общепризнанной физиками модели элементарных частиц все фундаментальные частицы – это нульмерные точечные объекты (математическая идеализация), лишенные какой-либо внутренней структуры. Радикально иной взгляд на природу фундаментальных частиц демонстрирует нам теория струн.

Теперь перейдем к рассмотрению элементарных частиц.

В современной физике термин «элементарные частицы» употребляется не в своём точном значении (первичные, далее не разложимые), а менее строго – для наименования мельчайших частиц материи, не ассоциированной в ядра и атомы (исключение составляет протон). Помимо 28 фундаментальных частиц (см. выше) к элементарным относится несколько сотен разнообразных частиц, причем их число продолжает расти и, скорее всего, неограниченно велико (на этом сходятся все физические теории, в том числе и теория струн).

Большинство элементарных частиц состоят из различных комбинаций фундаментальных частиц (и их античастиц) и являются предельной формой материи, которую еще удается фиксировать в экспериментах. Размеры самых «крупных» элементарных частиц (протона, нейтрона, мезона) «всего лишь» в 1000 раз больше аттометра (равного 0,000000000000000001 м, после запятой стоит 17 нулей, то есть это 10 в «минус» 18-й степени метра) – предельной глубины проникновения в микромир физиков-экспериментаторов. Что происходит в природе на размерах меньше аттометра – ученым увидеть пока не дано, хотя в своих физических теориях они доходят вплоть до планковской длины (10 в «минус» 35-й степени метра).

Все элементарные частицы (в том числе все 28 фундаментальных частиц) данного сорта (скажем, все 10 в 80-й степени электронов во Вселенной) абсолютно неразличимы (тождественны друг другу), как и атомы, построенные из них, но почему это так – пока остается загадкой природы. И здесь никакого, даже самого малейшего, отличия (на «чуть-чуть») математический аппарат современной теории не допускает – он сразу дискретно увеличивает число степеней свободы (число сортов) частиц и меняет их статистику.

Каждый сорт элементарных частиц характеризуется набором свойств, однако, полное количество этих свойств пока не установлено. У большинства элементарных частиц массы имеют порядок величины массы протона (0,00000000000000000000000000167 кг – это 10 в «минус» 27-й степени кг).

Бессмертными пока считаются только: фотон, электрон, нейтрино (лептоны) и, возможно, протон.

Все элементарные частицы (кроме фотона и гравитона), разбиваются на два основных класса: адроны и лептоны. Адроны – это частицы, участвующие во всех типах взаимодействий. Лептоны – это частицы, не участвующие только в сильном взаимодействии (нейтрино не участвует и в электромагнитном взаимодействии). Адроны делятся на барионы (в том числе протон и нейтрон) и мезоны. Общее количество сортов (видов) адронов исчисляется сотнями, но есть теории, где счет идет на тысячи.

В свободном состоянии все адроны (все их сорта) нестабильны (исключением может быть только протон). Адроны, распадающиеся благодаря ядерным силам и имеющие малое время жизни, называются резонансами (их большинство, более 300). Время их жизни близко к ядерному времени (0,00000000000000000000001 секунды, то есть 10 в «минус» 23-й степени секунды – за это время фотон света пересекает протон).

У так называемых условно «стабильных» сортов адронов время жизни может превосходить ядерное время в триллион раз (см. мою статью «Новая физическая константа?» по следующей ссылке:

 http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/number2000.shtml ).

Каждая группа элементарных частиц характеризуется своими специфическими законами сохранения. В настоящее время у элементарных частиц известно семь «зарядов», сумма которых должна оставаться неизменной в ядерном процессе: барионный заряд; лептонный электронный заряд; мюонный лептонный заряд; тау-лептонный заряд; странность; очарование; прелесть (см. мою статью «Магия числа 7» по следующей ссылке:

http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/number6.shtml ).

Электрический заряд любой элементарной частицы (в свободном виде) равен одному из 4-х возможных значений: «минус» е (заряд электрона); нулевой заряд; «плюс» е; «плюс» 2е. Закон сохранения электрического заряда – один из фундаментальных законов природы, состоящий в том, что алгебраическая сумма зарядов любой замкнутой (электрически  изолированной) системы остается неизменной, какие бы процессы ни происходили внутри системы.

Поведение элементарных частиц обусловлено квантовыми свойствами. Наиболее важное из них – способность рождаться и уничтожаться (испускаться и поглощаться) при взаимодействии с другими частицами. В поисках новых частиц ученые строят все более мощные ускорители. Самые удивительные эксперименты задуманы в ЦЕРНе – ведущем европейском институте ядерных исследований, расположенном на территории Швейцарии и Франции, где работают 5 тысяч ученых из 40 стран (причем россияне – на первых ролях!). Там завершается строительство (ремонт) Большого адронного коллайдера (БАК). Его длина – 30 км, он углублен под землю на 100 м. В коллайдере при столкновении протонов и антипротонов будут создаваться пучки частиц с огромной энергией – 7.000.000.000.000 эВ (характерная энергия при возрасте Вселенной 0,00000000000001 секунды). Это близко к условиям Большого взрыва, после которого материя существовала в виде кварк-глюонной плазмы. Заметим, что предельно возможный ускоритель на Земле, равный по длине земному экватору (!), позволит достичь энергии, которая лишь в 1400 раз превзойдет возможности БАК (самой дорогой экспериментальной установки на сегодняшний день).

Итак, сколько же сейчас открыто «сортов» (видов) элементарных частиц? В «Википедии» нет ясного короткого ответа на этот вопрос, однако, переходя по ссылкам в интернете, можно, в принципе, пересчитать самому все частицы, открытые наукой. По данным автора уже открыто более 350 сортов (видов) элементарных частиц (в основном нестабильных), причем, благодаря, проводимым экспериментам, их число продолжает расти. За редким исключением это будут очень тяжелые частицы, которые обычно распадаются на более легкие частицы.

Количество сортов элементарных частиц И мир… натуральных чисел.

В рамках виртуальной космологии в мире чисел каждому сорту (виду) элементарных частиц можно (полное безумие?!) сопоставить все числа N с определенным типом Т, то есть с определенным количеством целых делителей. Тип Т числа N – это просто количество всех целых делителей у числа N. Например, у числа N = 20 всего шесть делителей (1, 2, 4, 5, 10, 20), поэтому его тип Т = 6. У всех простых чисел N (2, 3, 5, 7, 11, 13, …) тип равен Т = 2 (ведь у простых чисел N только два делителя – единица и само число N).

В бесконечном натуральном ряде (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …) количество разных типов Т (точнее говоря, чисел N с типом Т), разумеется, также бесконечно много. В виртуальной космологии нашей Вселенной (её возраст принимаем равным 13,75 млрд. лет или порядка 10 в 61-й степени планковских времен) эквивалентен так называемый Большой отрезок, содержащий столько же целых чисел (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, …) – сколько планковских времен содержится в возрасте Вселенной, то есть Большой отрезок – это порядка 10 в 61-й степени натуральных чисел. И совершенно очевидно, что в пределах Большого отрезка количество разных типов Т (чисел N с типом Т) будет ограниченно. Согласно исследованиям автора на Большом отрезке содержится: нечётных типов Т – около 120000, а чётных типов Т – около 687430. Указанные количества сортов (видов) параметра Т (различных типов Т) являются спорными (условными) числами, но их порядок – вне всяких сомнений (см. мою книгу «Параллельные миры…», стр. 60, 76

http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/index_2.shtml ).

Пытливый читатель может сам найти количество сортов (видов) параметра Т (уточнить мои числа 120000 и 687430) в рамках Большого отрезка – это очень увлекательная (и чрезвычайно полезная?) математическая задача!

При движении вдоль натурального ряда (вправо от единицы) новые типы Т будут появляться все реже и реже, причем настолько, что в самом конце Большого отрезка «пауза» между появлением (последних, наибольших) новых типов Т составит около 3 – 4 млрд. лет (а сами типы Т достигнут значения, почти равного триллиону – см. мою статью про i-триллион по следующей ссылке:

http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/number2000.shtml )

При указанном движении вдоль натурального ряда каждый новый тип Т (который становится всё «тяжелее» и «тяжелее» вплоть до i-триллиона), образно говоря, будет «распадаться» на более «легкие» типы, поскольку очень велика вероятность появления именно небольших («легких») типов Т (не новых, а из числа уже ранее появившихся). Так, в начале натурального ряда, например, очень много простых чисел (2, 3, 5, 7, 11, 13, …) у которых тип Т = 2.

Таким образом, если верить виртуальной космологии, то в настоящее время во Вселенной количество сортов (видов) элементарных частиц равно (условному) числу 807430 (это сумма двух условных чисел: 120000 и 687430, см. выше). Поможет ли Большой адронный коллайдер проверить совершенно «безумную» гипотезу автора (ведь БАК должен открыть множество новых частиц)?

В любом случае (условные) числа 120000 и 687430 (либо их сумма – 807430), порожденные в рамках виртуальной космологии, могут быть обнаружены и в физических теория, и в экспериментах. Пусть это будет не количество всех сортов (видов) элементарных частиц, однако указанные числа, наверняка, символизируют одну из важнейших тайн мироздания (пока ещё не разгаданную)!

В заключение уместно напомнить читателю-скептику, что главная цель виртуальной космологии – показать КРАСОТУ мира чисел (этому посвящен весь мой раздел в Самиздате: http://zhurnal.lib.ru/i/isaew_aleksandr_wasilxewich/).