Разделы: Физика
Размещена 10.05.2018. Последняя правка: 11.06.2018.
Просмотров - 2600

К вопросу высокой проникающей способности нейтрино

Трутнев Анатолий Федорович

кандидат сельскохозяйственных наук

ВНИИагролесомелиорации

ст. научный сотрудник

УДК 53.01

Введение

 Первым, кто допустил возможность существование нейтрино,  был профессор теоретической физики швейцарского Федерального технологического института  Вольфганг Паули в 1930 году [4.с. 145]. Эту гипотезу он выдвинул в связи с возникшей в то время проблемой закона сохранения энергии и углового момента  при бета-распаде. Наблюдения за распадом ядер одного и того же химического элемента показывали  удивительные факты.  Рождающиеся при этом электроны имели различные энергии. Исследуя результаты экспериментов, некоторые ученые, в том числе и Нильс Бор [1.с. 124 - 134], стали высказывать радикальные гипотезы, в которых  нарушение закона сохранения энергии  при бета-распаде  они  считали допустимым. Паули предположил, что при слабых распадах ядер и элементарных частиц излучаются не взаимодействующие нейтральные частицы, которые он предложил назвать нейтронами.  Опираясь на идею Паули, Энрико Ферми  разработал теорию бета-распада с участием нейтральной частицы, которую он назвал нейтрино [2.с.238]. В 1956 году  было проведено прямое наблюдение нейтрино  в экспериментах на потоке частиц Райнесом и К. Коуэном  на реакторе в  Ханфорде. Их эксперименты подтвердили существование электронных нейтрино и антинейтрино. В настоящее время известны мюонное нейтрино и тау – нейтрино, а также и их античастицы.

Они электрически нейтральны  и  в сильных  взаимодействиях не участвуют. В ходе экспериментов, проведенных японским и канадским физиками Такааки Кадзите и Артуром Макдональдом [5.с.27 - 35], была выявлена способность различных типов нейтрино,  самопроизвольно преобразовываться друг в друга. Открытие нейтринных осцилляций свидетельствует о том, что у нейтрино есть масса. За  обнаружение массы нейтрино физики получили  Нобелевскую премию по физике  в 2015 году. По оценкам ученых масса электронного нейтрино составляет менее 0,002 % массы электрона. Некоторые исследователи [3.с.12] считают нейтрино волной, которая  называется  солитон. Она   имеет один горб и может распространяться, не затухая на большие расстояния.

Нейтрино  отличается наиболее  высокой   проникающей  способностью из всех субатомных частиц. Оно так слабо взаимодействует с химическими элементами, что беспрепятственно может пронизать земной шар. Расчетами установлено, только  одна из 10 миллиардов этих частиц вступает в ядерную реакцию с протоном или нейтроном, при их движении через толщу земного шара. Ввиду   слабости  взаимодействия  нейтрино с веществом, чтобы её обнаружить, необходимы  большие и  чувствительные детекторы. Так, например, чтобы их обнаружить в Канаде в шахте в Садбери была установлена емкость, содержащая  тысячу тонн тяжелой воды. От обыкновенной воды она отличается тем, что у неё вместо легкого водорода, в ядрах которого содержится один протон, находится  его изотоп дейтерий. В ядрах дейтерия содержится протон и нейтрон. При попадании в ядро дейтерия, все типы нейтрино вступали с ним в реакцию, в результате которой образовывались протоны и нейтроны. Затем счетчики учитывали нейтроны.

       Нейтрино, наряду с фотонами, является самой распространенной   частицей во Вселенной. Источниками их появления  в земных условиях являются: реакторы и ускорители,  распад радиоактивных элементов в недрах Земли, поток солнечных нейтрино, взаимодействие космических лучей с ядрами химических элементов в верхних слоях атмосферы.

           Среди  вышеуказанных потоков  особое место занимают солнечные нейтрино. Как показывают расчеты, их количественные показатели, регистрируемые в земных установках, в три раза ниже расчетных. Логическое объяснение отклонению экспериментальных данных от теоретических дал Понтекорво [6.с.1751 - 1757].  Согласно его гипотезе электронные нейтрино, рождающиеся при термоядерном синтезе в недрах Солнца, по пути к его поверхности  частично преобразуются в мюонное нейтрино

      Нейтрино уникальные и загадочные частицы.  Несмотря на  длительное внимание к ним со стороны физиков, некоторые вопросы об их свойствах в настоящее время остаются открытыми. Не ясно до сих пор, все ли типы нейтрино имеют фиксированную массу, не раскрыт механизм процесса     бета – распада, в результате которого возникают нейтрино.
      В предлагаемой статье  сделана попытка дать определенные ответы на выше поставленные вопросы  и  представить логическое объяснение причины высокой проникающей способности нейтрино. В этом и заключается  актуальность данной статьи. Для этого была смоделирована системы, базирующаяся на следующих принципах    
        

            Методика моделирования

           Реалии  окружающего нас мира   можно представить  как непрерывное взаимодействие материи и пространства. При этом время это форма их взаимодействия, а энергия форма их взаимосвязи. В смоделированной системе, чтобы глубже понять роль каждой из компонент, материя и пространство  были разделены до последних неделимых (гипотетических)  частиц и обозначены следующим образом:

          Гравитон положительно  заряженная частица,  простон отрицательно  заряженная частица пространства Гравитон это сгусток энергии материи, а простон это   сгусток энергии пространства.   Оба сгустка, образовались в начальной стадии образования Вселенной. Частицы одинаковы по модулю и обратны по знаку

Пространство в смоделированной системе представлено совокупностями простонов [7.с.2]. собранных в «силовые нити», которые, в свою очередь, образуют своеобразную Мировую «сеть», равномерно напряженную во всех направлениях за счет сил отталкивания одноименных зарядов.

Материя в смоделированной системе представляет собой совокупность гравитонов, размещенных определенным образом между силовыми нитями пространства. Способами этих размещений определяется все многообразие физического мира.

Все материальные тела (от частиц до галактик) движутся в силовых нитях пространства и  сжимают (деформирую) их. На сжатие силовых нитей пространства затрачивается энергия материи, которая переходит в энергию пространства, а при их расширении выделяется энергия пространства, которая переходит в энергию материи.

Протон тяжелее электрона в 1840 раз,  несмотря на это у них  одинаковые по величине, но разные по знаку заряды. Обусловлено это тем, что протон сжимает силовые нити пространства, а  электрон, наоборот, их расширяет.  В этом и заключается их фундаментальное сходство и различие.

Энергия является формой  связи между материей и пространством. Здесь она выступает в двух ипостасях энергии материи и энергии пространства.  В современном  мире  все физические, химические, биологические,  ядерные процессы, явления, взаимодействия происходят при непосредственном участии обоих видов энергии.  Они взаимно, переходят друг в друга и служат основой для формирования всего многообразия различных видов материальной энергии и способов их перехода одного вида в  другой

Результаты моделирования

Общепринято считать, что на Солнце  происходит термоядерная реакция протон - протонного цикла. В результате этой реакции  четыре протона путем последовательно идущих ядерных реакций превращаются в ядро гелия. При этом образуются  два позитрона, два нейтрино и выделяется энергия (Q = 26,73)

                                     4p → ⁴Не + 2е⁺ + 2ν_e  + Q.

Термоядерные реакции происходят в центральной части Солнца. Температура здесь  составляет более 14 миллионов градусов по Цельсию, а плотность 150 г/см³. Однако  в солнечном ядре, протяженность которого  составляет около 160 тысячи километров, такая плотность  и  температура распространена не повсеместно. В отдельных ее участках, назовем их оболочками, эти параметры  различны.

В рамках смоделированной системы эти процессы представлены следующим образом. С ростом гравитационного сжатия в центральной части Солнца  в ней увеличивается степень  сжатия силовых нитей пространства. И когда она в отдельной оболочке превысит степень сжатия силовых нитей во внутриатомном пространстве атома водорода, начинается их разрушение. Электрон преодолевает притяжение протона  ядра и вылетает из атома. Происходит это потому, что электрон   движется в направлении более высокой степени сжатия  силовых нитей пространства. В результате получается  смесь из высокоэнергичных и высокоскоростных протонов и электронов. При дальнейшем увеличении гравитационного сжатия в оболочке в ней также возрастает степень сжатия силовых нитей пространства. Присутствующие в ней протоны дополнительно сжимают силовых нитей пространства вокруг себя. В результате создаются условия, при которых происходит захват отдельными протонами  близко приблизившихся к ним электронов.  В атомах химических элементов такой  процесс невозможен. Он обусловлен тем, что протоны их ядер могут сжать силовые нити пространства вокруг себя до степени, при которой электроны смогут приблизиться  к ядру лишь на расстоянии первой боровской орбиты. При таком приближении наступает равенство между выделившейся энергией материи  в результате расширения электронами силовых нитей и энергией пространства, законсервированной в них при их сжатии протонами, поэтому он не сможет больше приближаться к ядру. Но, он имеет поперечную скорость и будет обращаться вокруг него. При этом электрон не вращается по определенной орбите, а  согласно, квантовой механики  «сосредоточен» вокруг ядра. Захват протоном электрона представлен на (Рис.1).

 

           

Рис.1  Схема  процесса захвата электрона протоном

Протон и электрон являются  одними из основных частиц химических элементов, из которых состоит Вселенная. Сформировались они в начальной стадии образования Вселенной. Протон состоит из двух кварков u и двух кварков d. Электрон состоит их трех кварков d . Кварк u несет 2/3 положительного заряда, а кварк d несет 1/3 отрицательного заряда. Кварк u состоит из гравитонов, а кварк d состоит из простонов.  У протона положительный заряд +1, а у электрона отрицательный заряд –1. Обе частицы имеют »жесткую» конструкцию и при захвате протон не поглощает электрон, а присоединяет. Масса протона составляет 938 МэВ, масса электрона 0, 51 МэВ, масса нейтрона 939,50 МэВ. При сближении протона с электроном их кинетическая энергии, а это энергия материи, преобразуется в энергию пространства и  расходуется на образование связи между частицами. Оставшийся избыток этой энергии уносит возникшая в процессе соединения  новая частица электронное нейтрино.   Схема её строения представлена   на     (Рис.2).

 

 

  Рис. 2  Схема осцилляций  нейтрино перехода  одного типа в другой.

Образовавшийся в результате соединения протона  с электроном нейтрон  имеет сложную структуру. В его центральной части сконцентрированы гравитоны, определяющие его положительный заряд. На периферии представленный простонами,  равномерно распределенный и  равный ему по величине расположен отрицательный заряд (Рис. 1). Основная роль нейтронов в ядре заключается в том, чтобы за счет отрицательного заряда не дать ядерным силам  соединить в единую массу все протоны ядра. Об этом свидетельствует тот факт, что в природе нет химических элементов (кроме ядра легкого водорода), в ядрах которых отсутствовали бы нейтроны.

В настоящее время обнаружено три поколения  нейтрино, выявлено, что они могут  самопроизвольно переходить друг в друга, и обладают сверхвысокой проникающей способностью.  С позиции смоделированной системы этот феномен можно объяснить следующим образом. В результате   захвата протоном электрона рождается  электронное нейтрино. Масса её ничтожно мала, поэтому есть все предпосылки считать, что оно  состоит из двух простонов и одного гравитона (Рис. 2). При таком структурном построении  возможно путешествие частицы сквозь любые космические объекты, при наличии в них свободных от гравитонов силовых нитей пространства. Подтверждение этому предположению  дают следующие научно обоснованные сведения. При термоядерных реакциях, происходящих в недрах Солнца, наряду с рождением большого количества электронного нейтрино, значительная часть энергии преобразуется в фотоны электромагнитного излучения. Чтобы из недр Солнца достичь его поверхности фотонам требуются многие годы, а нейтрино  с большой скоростью  беспрепятственно проделывают этот путь. Следовательно, даже  в веществе с  плотностью 150 г/см³ имеется большое количество силовых нитей пространства свободных от гравитонов.

Движется электронное нейтрино в  силовых нитях пространства за счет их сжатия и расширения. Её движение происходит в направлении сжатия и расширения  этих нитей.  Нейтрино обладает свойствами волны солитона. Оно может путешествовать в космическом пространстве длительное время  и преодолевать огромные расстояния. Пример, тому существование  реликтовых нейтрино, оставшихся после Большого взрыва.

Все известные в настоящее время типы нейтрино: электронное, мюонное и тау нейтрино  имеют свойство суперпозиции, то есть они могут прямо на лету преобразовываться из одного вида в другой. Например, электронное нейтрино, возникшее  в результате термоядерного синтеза в недрах Солнца,  двигаясь  внутри него,  может преобразоваться в мюонное, а затем в тау нейтрино (Рис.2.a). А по дороге к Земле, наоборот, тау нейтрино может трансформироваться в электронное нейтрино (Рис. 2 b).

Выводы

1. Нейтрино самая легкая и наиболее распространенная частица Вселенной. Одним из основных  её источников присутствия на Земле являются потоки солнечных нейтрино.

2. Доминирующим источником образования нейтрино  в ядерных реакциях в центре Солнца является  протон – протонный цикл. Он основан  на захвате протоном электрона.  Происходит он, в результате те  сжатия силовых нитей пространства до величин, превышающих таковую во внутриатомном пространстве водорода.

3. При захвате протон не поглощает электрон, а присоединяет его к себе.  Образуется новая частица сложной структуры. В центре нейтрона находятся гравитоны. Они определяют его положительный заряд. На его поверхности сосредоточены простоны, которые формируют отрицательный заряд. В результате вновь  образованная частица нейтрон электрически нейтральна.

4. Масса нейтрона больше массы протона на две с половиной массы электрона. При соединении частиц их кинетические энергии переходят в энергию пространства, которая  образует связь между частицами.   В процессе их объединения рождается  новая частица  электронное нейтрино и уносит незначительный избыток   этой энергии.

5. Высокая способность проникновения всех типов нейтрино связана с их движением в силовых нитях пространства, свободных от гравитонов. Длительность существования во времени и путешествие на огромные расстояния объясняется тем, что энергию для движения нейтрино получают за счет периодического сжатия и расширения силовых нитей пространства, Мировой сети.

6. Всем типам нейтрино  свойственна суперпозиция.  Их масса не остается  постоянной, а может в процессе движения увеличится или, наоборот, уменьшится. Возможность преобразования одного вида нейтрино в другой определяется их структурным построением.

1. Н. Бор. Избранные научные труды. — В 2-х томах. — М.: Наука, 1970—71. Рецензии М. А. Ельяшевича с.124 - 134
2. Гуревич И. И., Смородинский Я.А. Научные труды Энрико Ферми. // УФН. — 1974. — Т. 114, № 1 с.238
3. Ипатов П.Н http: // www.b – I – o –n.ru. с.12
4. Карретеро, Хуан Антонио Кабальеро. Танец электронов. Паули. Спин // Наука. Величайшие теории. — М.: Де Агостини, 2015. — Вып. 48. 145 с.
5. SNO Collaboration. Direct Evidence for Neutrino Flavor Transformation from Neutral-Current Interactions in the Sudbury Neutrino Observatory // Phys. Rev. Lett. V. 89. Published 13 June 2002 с.27 - 35 6. Понтекорво Б. Электронные и мюонные нейтрино, ЖЭТФ, 1959, т.37, вып.6, с.1751-1757 7. Трутнев А.Ф Новый взгляд на природу гравитации (гипотеза) журнал SCI – ARTICUL Ru размещена 29.12.2017 с.2

Рецензии:

11.05.2018, 9:32 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Уважаемый Анатолий Фёдорович! Ваша производительность в области физики мироздания просто поразительна. Но сами-то Вы разобрались, где у Вас протон, а где простон? Даже в рисунках одно, а в подписях к ним - другое. Вновь нет ссылки, откуда взялись эти простоны, переплетение пространства и материи, гравитоны и пр. (по-видимому, это Ваши же работы здесь или где-то), тогда на них надо сделать ссылки. И всё же сослаться на замечательную работу Карретеро по поводу высказанной Паули первой гипотезы о существовании нейтрино как-то не очень корректно, когда эта информация пропечатана в сотнях работ и книг 30-50х годов, включая родоначальника нейтринной астрономии Бруно Понтекорво. Но всё одно, существование нейтрино осталось гипотезой, если признать, что закон сохранения энергии, по мнению Н. Бора, в микромире выполняется не всегда, а его место замещает закон сохранения момента импульса (точнее, угловой момент). И не упомянуть, что солнечных нейтрино излучается всё же в три раза меньше, чем в стандартном ТЯ синтезе, в работе о нейтрино, как-то не очень хорошо. И всё же повнимательней с грамматикой ( например: «сотканной « из них Мировой сети; "могу прямо..."; "Пространство представлена";"« бульон « из высокоэнергичных..."; "мысль, о существовании" и т.д.). А перед ссылками нужен пробел. Непонятны актуальность этого направления, научная и практическая ценность. В данном текстовом представлении работу рецензент к опубликованию не рекомендует.

11.05.2018, 13:51 Кравченко Сергей Васильевич
Рецензия: 11.05.2018,13-28 Кравченко Сергей Васильевич Рецензия: Уважаемый Анатолий Фёдорович! Тема статьи, конечно же актуальна, но не раскрыта, во-первых, потому что нет чёткого представления о гравитоне и простоне (их свойствах,форме и т.д.), а также путано изложена идея Пространства и Вещества, как одно переходит в другое. Кроме того известно, что гравитон не имеет заряда. Какую форму имеет гравитон, простон и нейтрино? Что такое зарядовость ( +; _; 0), за счёт чего элементарные частицы (ЭЧ)ими обладают? Одним словом, превратите "кашу" в организации мироздания в логическую цепочку с учётом свойств ЭЧ (их масс, размеров и др.свойств).Статью необходимо доработать.



Комментарии пользователей:

11.05.2018, 22:26 Мирмович Эдуард Григорьевич Отзыв: Здесь речь шла только о грамматике: И всё же повнимательней с грамматикой ( например: «сотканной « из них Мировой сети; "могу прямо..."; "Пространство представлена";"« бульон « из высокоэнергичных..."; "мысль, о существовании" и т.д.). Проверьте и исправьте. Кавычки в одну сторону, не могу, а могут и т.д.

13.05.2018, 9:04 Трутнев Анатолий Федорович Отзыв: Уважаемый Эдуард Григорьевич, все ваши предложения по грамматике устранены, что же касается вашего вопроса « откуда взялись простоны и гравитоны», об этом расписано в исправленной Методике моделирования и сделана соответствующая ссылка в тексте [ 7.с.2]. С уважением Трутнев

14.05.2018, 9:47 Трутнев Анатолий Федорович Отзыв: Уважаемый Сергей Васильевич, предлагаемая статья, написана в соответствии со смоделированной системой взаимодействия материи и пространства. Вы правы, основы системы изложены слишком кратко, поэтому возникают неясности в представленном материале. Я переработал методику моделирования в соответствии с вашими вопросами. С уважением Трутнев

Оставить комментарий