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 = mU/me:
.
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 hG = ~ 10–11см >> rb (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 px = 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 180о– по отношению к силе тяжести Р, противодействуя декомпенсации барионного заряда. Суммарная сила, действующая на ядро атома дальнодействия
.
В условиях, когда E перпендикулярно
P ( 90o, 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:
ts∙ p = 500-900 нс∙атм (ts – длительность плеча, p – давление газа (I:[6]); см. также комментарий в работе (I:[7]), в которой параметр ts∙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 tsp = 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]).
Библиографический список
-
Левин Б.М., Шантарович В.П. Об аннигиляции позитронов в газообразном неоне. ХВЭ, №11, с.382, 1977.
-
Левин Б.М. К вопросу о временных спектрах аннигиляции позитронов в неоне. ЯФ, т.34(6/12), с.1653, 1981.
-
Левин Б.М., Шантарович В.П. Об аномалиях временных спектров аннигиляции позитронов в газообразном неоне. ЯФ, т.39(6), с.1353, 1984.
-
Левин Б.М., Шантарович В.П. Об одноквантовой аннигиляции ортопозитрония. Препринт ИХФ АН СССР. Черноголовка, 1985.
-
Levin B.M. The Orthopositronium-Lifetime Puzzle is Not Solved: On the Effect of Non-Perturbative Contribution. http://cds.cern.ch EXT-2004-016
-
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.
-
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).
-
Зельдович Я.Б.. Тяготение, заряды, космология и когерентность. УФН, 1977, т.123, вып.3, с.502-503.
-
Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Штаудт А.. Неускорительная физика элементарных частиц. М., «НАУКА», 1997.
-
Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Т.3. Изд. АН СССР, 1959, раздел 30, с.224.