О ДОПОЛНИТЕЛЬНОЙ ФИЗИКЕ «СНАРУЖИ» СВЕТОВОГО КОНУСА. III

Теория играла и продолжает играть важную роль в физике, но она всегда опирается на эксперимент:
теория получает признание лишь в том случае, если она приводит к результатам, которые могут быть проверены экспериментально. В сознание многих физиков каким-то образом проникло убеждение, что теория выше практики и что выдвинуть новую теорию важнее, чем провести решающий эксперимент. Эта точка зрения лишена всяких оснований.

Г. Липсон. Великие эксперименты в физике. «Мир», М., 1972

Б.М. Левин

Россия, Санкт-Петербург^•

В предшествующих статьях с тем же названием сформулированы экспериментальные (I^*) и теоретические (II^**) основания феноменологии новой физики (дополнительной физики).

Здесь представлен проект решающего эксперимента, призванного связать Стандартную Модель (СМ, в рассматриваемом контексте – КЭД) и её суперсимметричное расширение
(СКЭД) через дополнительную одноквантовую моду аннигиляции ортопозитрония

,

проявившуюся вследствие существования уникальной пары − ‘источник позитронов ²²Na-неон естественного изотопного состава в газовой фазе‘ (условия резонанса).

В истории физики известны сравнительно краткие периоды, когда именно эксперимент стимулировал новые идеи или озадачивал в поиске фундаментальных ответов. Вспомним Фарадея в первой половине XIX века (понятие поле физических сил), вспомним эксперименты Майкельсона-Морли, вспомним, наконец, экспериментальную работу по физике излучений − полевых и корпускулярных, − которая стимулировала становление современной квантово-релятивистской парадигмы.

Начиная с середины 1970-х, физика переживает новый период застоя: «…наука остановилась! <…> нужен новый необычный хаос, полный индетерминизм, который совсем неизвестен физикам (зачем новый, когда есть хорошо разработанный старый?) и, похоже, не очень то понятен и самим математикам» (II:[29]).

Из этого состояния «творческого хаоса» физику ныне силятся вывести теоретики, работающие в Проекте Большого адронного коллайдера/LHC − это хорошо! Но все забыли и не склонны вспоминать, скорее даже наоборот, − «закрыли» (I:[12]) и хотели бы забыть, что существует «тихая физика» с временными неопределённостями аннигиляции позитронов (I:[4-9]) ¹ и
кричащими временными аномалиями ортопозитрония (I:[10,11,13]), разрешить которые сможет расширение современной Стандартной Модели физики
путём освоения двузначной () области пространственно-временных интервалов снаружи светового конуса.

Это открывает перспективу осознания природы тёмной материи/тёмной энергии (I:[19]).

Решающий эксперимент может вывести науку из застоя.

В процессе становления феноменологии дополнительной физики, когда была рассмотрена постановка вопроса о корреляциях аномалий временных спектров аннигиляции позитронов в газообразном неоне (~ 9% ²²Nе) с фактом «приготовления» позитронов именно от -распада ²²Na (возбуждённое дочернее ядро ^22*Ne в источнике позитронов и атомы с ядром ²²Nе в газе) [1-4] и после экспериментального подтверждения изотопной аномалии (I:[13]) рассматривались различные варианты критических экспериментов (I:[15], II:[25-27]). Завершение феноменологической модели (1985-2008: I:[16]) позволило сформулировать проект решающего эксперимента для верификации физики снаружи светового конуса (experimentum crucis).

В работе (I:[5]) были получены экспериментальные диаграммы плеча – неэкспоненциальной особенности временных спектров аннигиляции позитронов (²²Na) для всех инертных газов при комнатной температуре. Неон выделялся в ряду инертных газов визуально, т.е. явным отсутствием плеча или его размытием. Это явление вскоре было подтверждено в широком диапазоне давлений (I:[6]) и в последующем надежно установлено по совокупности измерений ещё трёх групп экспериментаторов (I:[7-9]).

Во второй половине 1970-х было обращено внимание на связку ‘источник позитронов ²²Na – газообразный неон‘ и сформулирована гипотеза о парадоксальной реализации ядерного гамма-резонанса (ЯГР в газе!) реперного -кванта [1]

с коллективом ядер ²²Ne в макроскопическом объеме измерительной камеры.

Прямой эксперимент подтвердил гипотезу: наблюдалась изотопная аномалия ортопозитрония – возрастание интенсивности ортопозитрониевой компоненты временных спектров I₂ (фактор ) при уменьшении содержания изотопа ²²Ne до 4,91% по сравнению с естественным неоном (8,86%) и, соответственно, визуализация плеча (I:[13]). Дополнительная версия зеркальной вселенной (II:[16]) и учет осцилляций (вследствие присутствия в динамике o-Ps
одного виртуального фотона ; штрих означает принадлежность зазеркалью) допускает снижение наблюдаемого значения I₂ до 2 раз (II:[17]).

В последующем на этой основе было получено также количественное описание
независимых наблюдений мичиганской группы − превышения () скорости самоаннигиляции o-Ps () по абсолютным измерениям его времени жизни в нерезонансных условиях − в измерениях с буферными газами (I:[10]) и в техническом вакууме (I:[11]) (-аномалия) (II:[23]).

Этот эффект удалось согласовать количественно на базе СКЭД-вычислений вероятности аннигиляции o-Ps на один -квант и нейтральный суперсимметричный бозон U спина 1 (II:[14]) и путём введения фактора усиления вследствие осцилляций в зазеркалье
-o-Ps по
узлам пространственноподобной структуры, образующейся в конечном состоянии позитронного распада ядер-источников позитронов (см. I и II)

,

где x = m_U/m_e:

.

Это успех модели, поскольку значительные усилия экспериментаторов и теоретиков в течение двух десятилетий (1983-2003) не дали обоснования -аномалии.

Следует подчеркнуть, что основополагающий для модели эксперимент (I:[13]), в котором наблюдалась изотопная аномалия временных спектров аннигиляции ортопозитрония, образованного -распадными позитронами (²²Na) в неоне, вовсе не привлёк внимания.

Мичиганская группа экспериментаторов (в ее обновлённом составе) в последней работе с измененной методикой эксперимента, дополненной введением в измерительную ячейку электрического поля (I:[12]), не подтвердила расхождения наблюдаемого времени жизни -o-Ps с КЭД-расчётным значением, и на этой основе отказалась от прежних результатов прецизионных измерений (I:[10,11]).

В статье [5] проведен критический анализ выводов работы (I:[12]). Было показано, что методика нового эксперимента мичиганской группы, в котором используется электрическое поле, качественно отлична от методик работ (I:[10,11]) и поэтому результат и выводы последней работы мичиганской группы неоднозначны.

Вскоре, в препринте (I:[15]) было показано, что сила тяжести разводит матрицы ядра атома дальнодействия (ВСВ и дырок в составе зазеркалья) по вертикали. За время жизни -o-Ps (с) декомпенсация барионного заряда в узлах составляет h_G = ~ 10^–11см >> r_b (радиус действия барионного заряда).

Это, с одной стороны, обосновывает «эффект Мёссбауэра» в газе − образование макроскопического коллективного возбуждённого ядерного состояния

^22*Ne (в источнике )-²²Ne (в газовой фазе)

и, с другой, − открывает дополнительную моду аннигиляции

.

Но электрическое поле, действующее параллельно гравитации, противодействует декомпенсации барионного заряда квазичастиц .

Вычислим напряженность E электрического поля для отклонения горизонтального пучка позитронов с энергией 700 эВ на пористую пленку в диссертационной работе [6], по результатам которой опубликованы выводы последней работы мичиганской группы (I:[12]) с отказом от ранее полученных расхождений экспериментов и теории (I:[10,11]).

В нерелятивистском приближении траектория позитрона определяется выражением (см., например, [7])

.

Выберем ось (проекция импульса позитрона p_x = 0). Тогда, с учётом геометрии измерительной полости в работе (I:[12]), получаем напряжённость электрического поля В/см.

Такое электрическое поле может подавить эффект дополнительной моды, поскольку противоположно заряженные матрицы – кубические решетки квазичастиц в составе макроскопической квантовой структуры, соответственно, положительной и отрицательной масс – ускоряются электрическим полем в одном направлении. Это противодействие электрического поля гравитации показано на Рис.1: электрическая сила (2еЕ/узел) действует на диполь () под углом 180^о–  по отношению к силе тяжести Р, противодействуя декомпенсации барионного заряда. Суммарная сила, действующая на ядро атома дальнодействия
.

В условиях, когда E перпендикулярно
P ( 90^o, cos 0), дополнительная суперсимметричная мода с вкладом ~ 2·10^–3 должна восстанавливаться.

Это составляет суть решающего эксперимента, который следовало бы провести в условиях методики [6] (I:[12]) для однозначного решения проблемы -o-Ps.

Рис.1. Направление электрической силы ~E, действующей на квазичастицы
в узлах подрешёток ВСВзазеркалье, по отношению к силе тяжести P.

Этим устанавливается связь гравитации и электромагнетизма.

Препринтом (I:[16]) была завершена феноменология дополнительной
-физики. Ранее условия резонанса временных спектров аннигиляции ²²Na-позитронов (-ортопозитрония) в неоне формулировались путём описания физических условий эксперимента (I:[13], II:[25]). В препринте (I:[16]) обоснована модель этого явления – сдвоенный задержанный резонанс.

Перейдем непосредственно к обоснованию условий резонанса связки “-газообразный неон” в динамике дополнительной -физики.

В методе - задержанных совпадений регистрация ядерного -кванта определяет «старт» временного спектрометра, а «стоп» отмечается по одному из аннигиляционных -квантов. Энергия -кванта обычно огрубляется: МэВ.

-распад это распад протона (в ядре!) путём заимствования энергии из ядерной среды

энергия
.

В описаниях экспериментов также приводится огрубленное значение разницы масс нейтрона (n) и протона (p) МэВ.

Близость разницы масс нейтрона и протона и энергии ядерного гамма-кванта, излучаемого в переходе

,

по которому отмечается момент появления позитрона в веществе («старт») при регистрации временных спектров аннигиляции позитронов (ортопозитрония), позволяет представить физическую природу условий резонанса в газообразном неоне при комнатной температуре (II:[25]), ранее установленных экспериментально (I:[13]), как сдвоенный резонанс.

Близость величин и , кажущаяся случайной в СМ, в дополнительной
-физике допускает постановку вопроса о физической природе условий резонанса.

Однако использовать теперь огрубленные значения МэВ уже недостаточно. По табличным данным (W.-M.Yao et al., J. Phys. G 2006, v. 33, p.1)

МэВ

и

МэВ

(Nuclear Data Sheets, 2005, v.106, №1, p.12), т.е. имеет место существенная разница

кэВ.

Возникает вопрос о ширине сдвоенного резонанса. Напомним, что появление
(квазичастицы) в каждом из узлов пространственной решетки ВСВ и связывание ими ядер ²²Ne атомов из газовой среды ² является откликом на -переход на фоне зеркала (см. II) ³. При связывании ядер ²²Ne атомов неона из газа при комнатной температуре на время жизни -o-Ps
замораживается () энергия

    2 кэВ (температура газа 300 К).    (7)

На создание обобщенного тока смещения “затрачивается“() энергия. Возникает перспектива связать разницу с резонансом энергии отклика, поскольку нейтрино в конечном состоянии перехода

,

как и в -o-Ps, также участвует в осцилляциях в течение времени жизни -o-Ps. Такие осцилляции электронного нейтрино отличаются от обнаруженных в последнее десятилетие осцилляций между ароматами нейтрино (для солнечных и атмосферных нейтрино). В осцилляциях нейтрино на фоне зеркала сохраняется его аромат, но нейтрино обретает дополнительную эффективную (топологическую) массу , как это присуще превращениям “левые-правые частицы” при осцилляциях в топологических квантовых переходах [8]. Тогда превышение разницы масс над можно представить в виде

    кэВ.

Находим

кэВ.

Интересно, что эффективная топологическая масса нейтрино близка к значению массы тяжелого 17 кэВ-ного нейтрино как возможного результата смешивания различных собственных массовых состояний нейтрино (кэВ/с², см. краткий обзор проблемы в [9]). Экспериментальное изучение этого вопроса, вначале весьма обнадеживавшее (1985-91), было прервано после ряда работ с альтернативными методиками и отрицательным результатом (1991-93). Драматическая история экспериментального изучения 17 кэВ-ного нейтрино похожа на историю проблемы ортопозитрония.

Возможна и другая интерпретация избытка энергии кэВ – как следствия сдвига уровня ^22*Ne(2⁺), обусловленного связью с решеткой ВСВ (см. сноску ²).

В любом случае, близость величин и привела к новому предложению эксперимента для верификации физической природы условий резонанса, как сдвоенного задержанного резонанса. Дело в том, что в энергии отклика на ТКП есть слагаемое, зависящее от температуры газа.

Ожидается регистрация резонанса в результате измерения температурной зависимости временных параметров квазисвободных позитронов (в области плеча) и ортопозитрония (I₂) − в диапазоне температур .

Следовательно, неопределенность температуры измерительной камеры порядка эВ, вполне возможная в лабораторных условиях, может свидетельствовать о разной степени близости в работах (I:[5-9]) температуры газообразного неона вблизи источника позитронов в радиусе

см

к температурному пику сдвоенного резонанса. Это может быть причиной неопределенности визуализации плеча (его размытия) и большого разброса его количественной характеристики нс∙атм (I:[5-9]).

Постановка решающего эксперимента, без необходимости разделения изотопов неона, очевидна (ср. с I:[13]): необходимо сравнить временные спектры аннигиляции позитронов от ²²Na в газообразном неоне высокой чистоты в интервале температур при термостатировании измерительной камеры с точностью .
Предполагается наблюдать температурный резонанс: высокую интенсивность ортопозитрониевой компоненты временных спектров (I₂) по обе стороны температурного диапазона.
По мере удаления от пика температурного резонанса предполагается рост I₂ (до 2 раз) и, соответственно, после вычитания вклада ортопозитрониевой компоненты, всё более чёткая визуализация плеча, т.е. нормализация по этому критерию положения неона в ряду инертных газов в экспериментах 1965-1975 г.г. (США, Россия, Англия, Канада), в которых температура образцов не фиксировалась ¹.

Сегодня появилась реальная перспектива подтвердить классическую постановку вопроса о единстве физических полей, восходящую к М.Фарадею [10].

Ожидаемый результат решающего эксперимента откроет также дополнительный аспект проблемы, поставленной физикой ХХ в. – проблемы квантования гравитации (дискретное пространство-время).

• E-mail: bormikhlev@yandex.ru

*  https://science.snauka.ru/2012/08/993

** https://science.snauka.ru/2012/09/1396

¹ В отличие от гелия и аргона наблюдался чрезвычайно большой разброс экспериментальных значений константы, характеризующей длительность плеча в неоне:
t_s∙ p = 500-900 нс∙атм (t_s – длительность плеча, p – давление газа (I:[6]); см. также комментарий в работе (I:[7]), в которой параметр t_s∙p в неоне не измерялся, поскольку плечо не наблюдалось), нс∙атм (I:[8]), нс∙атм (I:[7]). На диаграммах работы (I:[5]) плечо в неоне отсутствует, хотя в таблице сравнительных данных в ряду инертных газов приведено значение t_sp = 488 нс∙атм. Во всех этих работах использовался неон высокой чистоты.

² При этом образуется квазиядро , в котором уровень ^22*Ne(2⁺) сохраняется, но в течение времени жизни -o-Ps может измениться его энергия вследствие взаимодействия с квазипротоном () решетки
ВСВ. Сравнение дефектов массы ядер ²³Na (–9,5296 МэВ), ²²Na (–5,1840 МэВ), ²¹Na (–2,1858 МэВ) показывает, что ВСВ, скорее всего, включает только квазиядра . К тому же натрий имеет единственный стабильный изотоп ²³Na (100%).

³ Поскольку определено осцилляцией , то отклик задержан на время образования Ps в газе. Следует подчеркнуть, что участие в отклике пространственноподобного сектора не создает причинных аномалий, поскольку ВСВ не может быть системой отсчета (I:[3]). Общий анализ показывает, что “…тахион в нестабильной системе не переносит информацию со сверхсветовой скоростью, а только такой перенос и служит основанием для запрещения движений со скоростью, большей скорости света. Поэтому участие тахиона в реальном физическом процессе перестройки системы не противоречит никаким общим принципам. <…> Независимо от того, будут ли тахионы когда-нибудь обнаружены в природе как самостоятельные частицы, они уже сегодня составляют важнейший элемент систем, обнаруживающих неустойчивость по отношению к фазовому переходу в стабильное состояние” (I:[18]).

1. Левин Б.М., Шантарович В.П. Об аннигиляции позитронов в газообразном неоне. ХВЭ, №11, с.382, 1977.
2. Левин Б.М. К вопросу о временных спектрах аннигиляции позитронов в неоне. ЯФ, т.34(6/12), с.1653, 1981.
3. Левин Б.М., Шантарович В.П. Об аномалиях временных спектров аннигиляции позитронов в газообразном неоне. ЯФ, т.39(6), с.1353, 1984.
4. Левин Б.М., Шантарович В.П. Об одноквантовой аннигиляции ортопозитрония. Препринт ИХФ АН СССР. Черноголовка, 1985.
5. Levin B.M. The Orthopositronium-Lifetime Puzzle is Not Solved: On the Effect of Non-Perturbative Contribution. http://cds.cern.ch EXT-2004-016
6. Vallery R.S. RESOLUTION OF THE ORTHOPOSITRONIUM LIFETIME PUZZLE. A dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of philosophy (Physics) in The University of Michigan, 2004.
7. Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике. Изд. 2-е, ред. М.М.Бредов. М., «Наука», 1970, задача №693 (с.с.174,418).
8. Зельдович Я.Б.. Тяготение, заряды, космология и когерентность. УФН, 1977, т.123, вып.3, с.502-503.
9. Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Штаудт А.. Неускорительная физика элементарных частиц. М., «НАУКА», 1997.
10. Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Т.3. Изд. АН СССР, 1959, раздел 30, с.224.

Все статьи автора «Левин Борис Михайлович»