Квантовая физика и нити пространства

Приведены результаты исследований, уточняющих и углубляющих положения квантовой физики. Представлен новый подход к понятиям «странностей» квантовой физики: запутанности фотонов и туннелирования. Рассмотрены структурные построения электронов, протонов, как квантовых объектов. Раскрыта глубинная суть цветовых зарядов и показан механизм взаимодействия частиц, обладающих цветовыми зарядами, с позиции силовых нитей пространства

Аннотация статьи
протон
электрон
расширение
потенциальный барьер
сжатие
туннелирование
квантовая запутанность
странности
силовые нити
стандартная модель
Ключевые слова

Введение

В основе современной физики лежат две теории: теория относительности и квантовая физика. Первая объясняет физические процессы, происходящие в макромире, а вторая в микромире.

Основателем квантовой физики считается немецкий ученый Макс Планк. Он проводил наблюдения за излучением абсолютно черного тела и пришел к выводу, что энергия излучается дискретно, порциями – квантами. У истоков квантовой физики стояли Шредингер и Нильс Бор.

Квантовая физика описывает процессы, явления, происходящие в микромире. Предметами изучения её являются квантовые объекты: молекулы, атомы, ядра химических элементов, элементарные частицы. Она изучает материю на фундаментальном уровне.

Квантовая физика смогла объяснить явления микромира, где царят «странные» для нашего понимания законы, невозможные с позиции классической физики. В соответствии с её положениями [1, с.89] элементарные частицы, обладают корпускулярно – волновым дуализмом и в зависимости от конкретных условий ведут себя, как волна или как частица. Так, электрон в электромагнитном поле проявляется как частица, а в кристалле движется как волна. Одной из странностей квантовой физики является принцип неопределенности Гейнзберга [2, с.334]. Её суть заключается в невозможности точно определить одновременно координаты и импульс микрочастицы. При точном определении значения одной из величин, значение второй останется неопределенной. Подтверждением этому принципу служит движение электронного облака в атомном пространстве.

Электроны в атоме движутся не по стационарным орбитам, а «размазаны по атомному пространству. Поэтому определить одновременно точное место нахождения электрона и его импульс невозможно. В этом случае можно говорить только о вероятности его присутствия в определенном месте атомного пространства. Другой странностью квантовой физики является запутанность фотонов. Она подразумевает утверждение, что пара фотонов, реагируют на своё состояние, находясь на расстоянии, друга от друга.

Несмотря на небольшой период исследований, проведенных на основе положений и теорий квантовой физики, ученым удалось понять и объяснить многие физические процессы и явления недоступные для классической физики. Так, используя квантово механические свойства объектов, ученым удалось на принципиально новых понятиях, познать природу элементарных частиц [3, с.228], переосмыслить многие физические явления. Опираясь на результаты, полученные с использованием предсказаний квантовой физики, ученые надеются на её основе решить накопившиеся проблемы в современной физике. Однако многие физики не разделяют их оптимизма и считают, что её потенциалы, как научной теории имеют ограниченные возможности.

В данной статье сделана попытка углубить и уточнить положения квантовой физики и на их основе получить ответы на некоторые её проблемы с помощью смоделированной системы, базирующейся на следующих принципах.

Методика моделирования

Реалии (R) окружающего мира являются результатом взаимодействия материи с пространством.

R = W + P

где W – материя, P – пространство.

Пространство в смоделированной системе представлено совокупностями простонов, собранных в «силовые нити», которые образуют своеобразную «сеть», равномерно напряженную во всех направлениях за счет сил отталкивания одноименных зарядов.

Материя в смоделированной системе представляет собой совокупность гравитонов, размещенных определенным образом в силовых нитях пространства. Неделимой частицей материи является положительно заряженная частица гравитон, а пространства отрицательно заряженная частица простон.

Формой взаимосвязи материи с пространством является энергия. Она представлена в двух видах: энергии материи (Em) и энергии пространства (--Ep.), которые взаимно переходят друг в друга.

Частицы и тела движутся в силовых нитях пространства и деформируют их. Протон сжимает, а электрон расширяет силовые нити пространства, в этом их сходство и различие.

В современном мире физические процессы, взаимодействия происходят при непосредственном участии энергии материи и энергии пространства. Они служат основой для формирования различных видов энергии и способов их перехода одного вида в другой.

Итоги моделирования

Исследования некоторых положений квантовой физики в рамках смоделированной системы дают следующие результаты.

1. Стандартная модель и нити пространства

Основными составляющими частицами Стандартной модели, как известно, являются шесть видов кварков, шесть лептонов, пять бозонов.

Кварки. Они сначала были теоретически предсказаны, как неделимые фундаментальные частицы, а затем были открыты экспериментально. Чтобы расчеты теоретической модели были работоспособны, заряд электрона был раздроблен, хотя тот считается неделимым. Было также предложено, чтобы один тип кварков имел положительный заряд электрона в 2/3 заряда электрона, а другой бы имел отрицательный заряд электрона в - 1/3 e. В настоящее время известно 6 типов кварков: u. d. s. c. b. t. Кварк u верхний кварк. Он имеет заряд +(2/3)е. Кварк d нижний кварк. Имеет заряд -(1/3)е. Кварк s странный кварк имеет заряд -(1/3)е. Кварк c очарованный кварк имеет заряд +(2/3)е. Кварк b прелестный кварк имеет заряд -(1/3)е. Кварк t истинный кварк имеет заряд +(2/3)е. У кварков имеются антикварки. Кварки подразделяются на поколения: u и d кварки первого поколения, s и с кварки второго поколения, b и t кварки третьего поколения

Кварк составная часть других частиц и не может существовать отдельно от других кварков. Кварки получают «пакеты» энергии от соседних кварков и сами их посылают другим кваркам. Эти пакеты называются глюонами, если они их не получают, то становятся виртуальными частицами и исчезают. Сильное взаимодействие до определенного предела усиливает свое действие на кварки, чем дальше они удаляются друг от друга, тем оно сильнее действует на них. Чтобы сильнее стягивать кварки сильное взаимодействие создает новые и новые глюоны.

Резюмируя вышеизложенное, можно сделать следующие выводы. На основе теоретических и экспериментальных разработок были открыты неделимые частицы кварки, которые являются составными частями протонов и нейтронов, входящих в состав ядер химических элементов. Но так ли это на самом деле, попробуем осмыслить это с позиции силовых нитей

Протон состоит из двух кварков u одного кварка d. Нейтрон состоит из двух кварков d и одного кварка u. Заряд протона положителен и составляет +1. Нейтрона нейтрален. Чтобы сохранить величины зарядов у этих частиц, кваркам, образующим эти частицы, приписали дробные заряды. У традиционной физики нет объяснения, что собой представляет заряд. Из каких частей он состоит и можно ли его дробить. Получается первая нестыковка. Далее протон состоит из двух кварков u одного кварка d. Нейтрон состоит из двух кварков d и одного кварка u. То есть они отличатся друг от друга кварками. У протона «лишний» кварк u, а у нейтрона кварк d. Но если сравнить их массы, то получим разницу, 78 МэВ/сек2. Нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Следовательно кварк d должен иметь массу равную массам электрона и антинейтрино. Масса антинейтрино пренебрежительно мала, поэтому возьмем для расчетов только массу электрона 0,511 МэВ/сек2. Выходит, что разница масс составляет почти шесть масс электрона. В тоже время, величина электрического заряда у электрона равна -1, а у кварка -(1/3)е. Вторая не стыковка. Следовательно, версия теоретической модели кварков о том, что они неделимые, не состоятельна.

Попробуем это доказать следующим образом. Если предположить, что кварки состоят только из гравитонов или из простонов, то получим следующее. Кварки u. c t (рис.1. a, d, i) состоят из гравитонов, а кварки d. s b (рис. 1 b, c, е) состоят из простонов. Первые кварки будут сжимать, а вторые расширять силовые нити. В этом случае отпадет необходимость вводить дробные заряды. Кварки – это части конструкции частиц, которые из них состоят. Приведем это утверждение на следующих примерах.

Протон состоит из трех кварков: двух кварков u и одного кварка d. Давление внутри протона направлено от периферии к центру (рис.1. m). Оно у него колоссальное и составляет 1035 Па, степень сжатия силовых нитей при этом, составляет 10-30м. Протон имеет сферическую форму. У него имеется вход и выход, через которые в него проникаю силовые нити, когда он движется по ним. Функции кварков, составляющих протон различны. Кварки u сжимают силовые нити, а кварк d их расширяет. Но, так как их два, то выходят силовые нити из протона сжатыми (рис. 1k). В результате сжатия силовых нитей выделяется энергия пространства, которая переходит в энергию материи. Это и есть те самые «пакеты» энергии, которыми кварки непрерывно обмениваются между собой. Пакеты называются глюонами. Чтобы кварки были расположены на определенном расстоянии друг от друга, необходимо непрерывное выделение определенного количество пакетов энергии. Функция кварка d и заключается в том, что он уменьшает степень сжатия силовых нитей кварками u и тем самым регулирует выделение энергии глюонов до необходимых пределов.

Нейтрон состоит из двух кварков d и одного кварка u (рис. 1n). У него сферическая форма. Он также имеет вход и выход, через которые его пронизывают силовые нити, когда он движется по ним. Кварки расположены внутри нейтрона таким образом, что в результате их воздействия на проходящие сквозь нейтрон силовые нити степень их сжатия не изменяется (рис. 1y). Давление внутри нейтрона направлено от центра к периферии. Степень сжатия силовых нитей составляет 10-25 м.

Рис. 1. Предполагаемые схемы строения кварков и частиц
 a – кварка u, b – кварка d, c – кварка s, d – кварка c, e – кварка b, i – кварка t, m и n – протона k и y – нейтрона, G – глюон, Em – энергия материи, Ep – энергия пространства, T – вход, Q- выход, F – давление, S – силовая нить, g – гравитон, p – простон

Лептоны. Как известно, существуют три поколения лептонов. Первое поколение электрон и электронное нейтрино. Второе поколение мюонное нейтрино. Третье поколение тау – лептон и тау нейтрино. Мюон тяжелее электрона в 207 раз, а масса тау – лептона составляет 1780 МэВ. Из всех заряженных лептонов только электрон стабильный, остальные быстро распадаются на более легкие лептоны. Все нейтрино считаются стабильными. У них не нулевая масса, они обладают осцилляцией. Масса электронного нейтрино составляет менее 1 Эв. Массы других нейтрино, неизвестны. Лептоны вместе с кварками составляют класс фундаментальных частиц, из которых состоит материя. По существующим представлениям ученых лептоны бесструктурные частицы. В настоящее время разрабатываются теории, где лептоны являются составными объектами.

Сформированное современное представление о лептонах, попробуем уточнить и углубить с позиций смоделированной системы.

Согласно базовых принципов этой системы электрон имеет внутреннюю структуру, состоящую из одних простонов (рис. 2b). Потому его нельзя разделить на части, но можно подвергнуть распаду на простоны, как это происходит при его аннигиляции с позитроном. У него сферическая форма. Он имеет вход и выход, через которые его пронизывают силовые нити, когда он движется по ним. Простоны расположены внутри электрона так, что в результате их воздействия на проходящие сквозь электрон силовые нити степень их сжатия изменяется. На входе она ниже, чем на выходе (рис. 2c), то есть при движении электрона по силовым нитям, они расширяются.

Что же касается электронного нейтрино, то можно сделать следующее предположение. Оно состоит из одного гравитона и двух простонов (рис. 2d), поэтому его масса так ничтожно мала и оно обладает высокой проникающей способностью. Мюонное нейтрино и тау – нейтрино, состоят соответственно из двух и трех гравитонов в окружении четырех и шести простонов. Движутся нейтрино в силовых нитях и сжимают их в направлении своего движения. При этом выделяется энергия материи, благодаря которой частица может путешествовать в космическом пространстве длительное время и преодолевать огромные расстояния. Пример, тому реликтовые нейтрино, оставшиеся после Большого взрыва. Нейтрино обладают свойствами взаимодействия. Они могут самопроизвольно переходить друг в друга. На рисунке (рис. 2e), показан переход тау – нейтрино в мюонное нейтрино, которое затем переходит в электронное нейтрино.

Рис. 2. Предполагаемые схемы электрического поля, строения частиц и схемы их движения в силовых нитях
a – схема электрического поля, b – схема внутреннего строения электрона, c – схема движения электрона в силовых нитях, d – схема движения нейтрино в силовых нитях, e – схема переходов нейтрино, V – тау нейтрино, V – мюонное нейтрино, Ve – электронное нейтрино, T – вход, Q – выход E – электрическое поле, e – электрон

Гравитационное взаимодействие – это взаимодействие тел, обладающих массой. Переносчиком этого взаимодействия является степень сжатия силовых нитей, окружающего тело пространства. Деформация силовых нитей требует затрат энергии. Для её получения необходимо, чтобы часть массы перешла в энергию. Общепринято измерять массу в граммах. Из этого следует, чтобы тело смогло деформировать силовые нити окружающего его пространство, оно должно» потерять»» определенное» количество своей массы. Потеря массы тела в 1грамм на сжатие силовых нитей составляет 0,6 10-16. В таблице приведены затраты энергии на сжатие силовых нитей окружающего объекты пространства, за счет потери объектом массы.

Бозоны. Несмотря на огромные разнообразия физических процессов, явлений, происходящих в природе, по современным представлениям ученых, в ней главенствуют четыре типа фундаментальных взаимодействий. Все фундаментальные взаимодействия осуществляются с помощью промежуточных частиц - переносчиков. Для электромагнитного взаимодействия такой частицей является фотон. Переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны, а слабого Z0, W+, Wбозоны. У гравитационного взаимодействия такая частица ещё не открыта, Все известные переносчики являются бозонами. Считается, что при взаимодействии двух частиц они обмениваются импульсом с помощью третьей частицы, а вот сам механизм обмена ещё не раскрыт. Попробуем это сделать, используя базовые принципы смоделированной системы.

Электромагнитные взаимодействия идут между заряженными телами, частицами с помощью электромагнитных полей. Это поле представляет собой сеть из силовых нитей с различной степенью сжатия. Наибольшая степень сжатия, то есть наименьшее расстояние между силовыми нитями находится у положительного заряда, а у отрицательного заряда они наоборот расширены (рис. 3а). Ярким примером электромагнитного взаимодействия служат взаимодействия между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженным электронным облаком в атомах химических элементов. Электроны, двигаясь в силовых нитях внутриатомного пространства, расширяют их. В результате высвобождается в виде фотонов энергия материи. Протоны сжимают силовые нити во внутриатомном пространстве. При этом выделяется в виде фотонов энергия пространства. Образовавшиеся фотоны находятся в противофазах. Они гасят друг друга, поэтому атомы не излучают энергию, когда находятся в основном состоянии.

Сильное взаимодействие проявляется при взаимодействии кварков u и d, находящихся внутри протонов и нейтронов, Протоны и нейтроны непрерывно двигаются в силовых нитях внутриядерного пространства, Гравитоны, составляющие кварки u сжимают их, а простоны, составляющие кварки d расширяют их. В результате высвобождается энергия материи и энергия пространства в виде пакетов энергии, которые называются глюонами. Глюоны проявляются непрерывно и дискретно. Они связывают кварки внутри нуклонов и не дают им распадаться

Слабое взаимодействие проявляется при распадах частиц. Самым известным примером слабого взаимодействия является β – распад нейтрона.

Нейтрон является составной частью ядра и вместе с ядром непрерывно движется в силовых нитях. Входящие в него два кварка d расширяют силовые нити, а кварк u их сжимает. При этом образуются пакеты энергии глюоны. Ими кварки обмениваются между собой и с помощью их, внутри нейтрона создается давление. Оно здесь направлено от центра к периферии (рис. 2b). Внутри ядра нейтроны не распадаются. От этого их удерживают пакеты глюонов, которые они получают от соседних с ними протонов. Свободный нейтрон быстро распадается. Происходит это следующим образом. Двигаясь в силовых нитях, свободный нейтрон накапливает внутри себя дополнительное количество энергии. При достижении определенного предела этой энергии, внутреннее давление разрывает нейтрон на кварки. Один из кварков d аккумулирует часть энергии материи и превращается в кварк u. Из оставшейся большей части энергии образуется бозон W. Бозон распадается на электрон и электронное антинейтрино. Остальная масса бозона вновь преобразуется в энергию пространства.

Гравитационное взаимодействие – это взаимодействие тел, обладающих массой. Переносчиком этого взаимодействия является степень сжатия силовых нитей, окружающего тело пространства. Деформация силовых нитей требует затрат энергии. Для её получения необходимо, чтобы часть массы перешла в энергию. Общепринято измерять массу в граммах. Из этого следует, чтобы тело смогло деформировать силовые нити окружающего его пространство, оно должно» потерять»» определенное» количество своей массы. Потеря массы тела в 1грамм на сжатие силовых нитей составляет 0,6 10-16. В таблице приведены затраты энергии на сжатие силовых нитей окружающего объекты пространства, за счет потери объектом массы.

Таблица

Наименование объекта

Масса объекта, грамм

Степень сжатия силовых нитей на поверхности объекта, см

Затраты энергии на сжатие силовых нитей, ГэВ

Границы эффективного гравитационного влияния объекта, км/а.е

нейтрон

1,71 10-24

2,5 10-29

1,71 10-39

6.7 10-170

протон

 

1,6510-24

 

1,910-29

 

1,6510-39

6.1 10-170

Земля

6 1027

7,2 10-24

 

6 1012

1,08 106

7,2 10--3

Солнце

2 1033

 

2,3 10-27

 

2 1021

3.6 1011

2,4 103

У гравитационного взаимодействие радиус действия является бесконечность. Его переносчиком является степень сжатия силовых нитей. У неё нет массы покоя. Это кванты энергии материи, преобразованные в энергию пространства и законсервированные в силовых нитях.

Гравитационная эффективность тел – это предел расстояния, на котором тело оказывает доминирующее влияние на другие тела. Если на поверхности этих тел степень сжатия силовых нитей ниже, чем у данного тела, то они будут притягиваться к этому телу.

Важное место в Стандартной модели занимает поле Хиггса. Считается, что элементарные частицы приобретают массу, взаимодействуя с этим полем. Чем сильнее это взаимодействие, тем большую массу приобретает частица и, наоборот. Квантом этого поля является бозон Хиггса.

В рамках теории взаимодействия материи с пространством на выполнение функций поля Хиггса идеально подходит Мировая сеть из силовых нитей пространства. При движении в них электронов, протонов, нейтронов и других элементарных частиц выделяется большое количество энергии, которое расходуется на связи между гравитонами и простонами, составляющих эти частицы. Это предположение подтверждается экспериментально установленными величинами масс кварков, находящихся внутри нуклонов. Массы кварков составляют всего 1% от общей массы протона. Остальная его масса сформировалась из энергии, образовавшейся в результате сжатия и расширения силовых нитей пространства.

Важной задачей современной физики является создание единой теории, объединяющей все взаимодействия. И уже имеются определенные успехи. Ученые смогли объединить слабое и электромагнитное взаимодействия. Предпринимаются попытки по созданию теории объединения электромагнитного, слабого и сильного взаимодействия.

С позиции базовых принципов смоделированной системы все фундаментальные взаимодействия предположительно можно объединить с помощью силовых нитей. Из данных. приведённых в таблице1, видно, что нейтрон с массой 1,674 927 ⋅10−27 кг на расстоянии 6.7 10-170 см, может гравитационно притянуть протон с массой 1,672 621 10−27 кг. Это дает право предположить, что при сжатии силовых нитей до степени 2,5 10-29 см силы гравитации и ядерные силы станут равнозначными. Но для этого надо будет приложить колоссальное количество энергии триллионы триллионов электроновольт. Современные ускорители этого дать не могут. Поэтому на современном этапе развития физической науки решение этой задачи требует разработки теорий на принципиально новой основе.

2. Неопределенность Гейзенберга и нити пространства

Неопределенность Гейзенберга устанавливает предел точности определения пары квантовых характеристик частиц. Чем точнее измеряется одна характеристика частицы, тем менее точно можно измерить вторую

В рамках смоделированной системы такое можно объяснить на примерах взаимодействия электронных облаков с ядрами атомов. Общая масса протона состоит из массы покоя и массы движения. Протоны ядра сжимают силовые нити атомного пространства. На сжатие они расходуют энергию, которую приобретают в результате перехода массы движения в энергию. Электроны при движении в силовых нитях атомного пространства расширяют их. При этом высвобождается энергия, затраченная на их сжатие протонами. Протоны поглощают, выделившуюся энергию и их масса становится прежней. Затем цикл повторяется. Процессы сжатия и расширения в атомном пространстве динамичны. Плотность и направление сжатия изменяются с субсветовыми скоростями. Электроны всегда движутся в направлении повышенной степени сжатия. Величиной степени сжатия определяется их импульс. Поэтому точно определить местонахождение конкретного электрона и его энергию невозможно.

3. Квантовая запутанность и нити пространства

Одной из странностей квантовой физики является призрачная запутанность. Суть её в том, что если связать между собой две элементарные частицы, они будут реагировать на состояние друг друга, даже удаленные на расстояния. В большинстве экспериментов используют фотоны,

Рассмотрим этот феномен с позиции силовых нитей на примере связанных между собой дух фотонов. Фотон в свободном состоянии имеет 5 степеней свободы движения. Две координаты, длину волны и спин линейной и круговой поляризации. В связанном состоянии фотоны имеют уже 3 степени движения, их общий спин равен нулю. Фотоны переносятся по силовым нитям. Если они переносят одинаковое количество энергии, то у них одинаковая длина волны, и они содержат одинаковое количество силовых нитей. Поэтому, даже если их удалить на расстояния друг от друга, то они все равно будут связаны между собой силовыми нитями. Если сменить поляризацию спина одного фотона на противоположную, то второй фотон должен также сменить поляризацию спина. Потому что, вместе они могут перемещаться в пространстве, если у них спин будет нулевым. Изменение спина у второго фотона произойдет «мгновенно», но это не будет означать, что передача информации произошла быстрее скорости света [5, с.126]. Это будет ответная реакция силовых нитей на изменение спина первого фотона.

4. Принцип Паули и нити пространства

Принцип Паули [4, с.134] в квантовой физике занимает особое место, Он позволяет глубже понять природу вещества. Запрет гласит, что два электрона не могут, находится одновременно в одинаковом квантово-механическом состоянии в атоме или молекуле. Они должны отличаться хотя бы одним квантовым числом. Но, чем вызвано такое требование, не ясно. Попробуем понять это, используя положения смоделированной системы.

У атомов химических элементов, находящихся в основном состоянии, на первой орбитали 1s, самой низкой по энергии, могут поместиться только два электрона, отличающихся спинами. Один с верхним спином, а другой с нижним спином. Первый электрон расширяет силовые нити по часовой стрелке, а второй электрон против часовой стрелки. В результате расширение силовых нитей происходят в противоположных направлениях, и они не пересекаются. Выделившаяся при этом энергия, поглощается протонами, и они снова сжимают силовые нити, а электроны их расширят. И такие циклы повторяются вновь и вновь. Размещение на этой орбитали других электронов невозможно. Направления расширения силовых нитей находящимися здесь электронов будут пересекаться, и циклы сжатия и расширения силовых нитей нарушатся, поэтому другие электроны будут заселять другие орбитали.

5. Квантовая электродинамика и нити пространства

Квантовая электродинамика включает в себя квантовую механику и теорию электрического поля. Электромагнитное поле она рассматривает как субстанцию, носителем которой являются фотоны. Считается, что отталкивание частиц с одноименными зарядами происходит с помощью виртуальных частиц, которые окружают эти частицы. Например, один из протонов испускает виртуальную частицу, она ударяет в другой протон и вызывает его отталкивание. Рассмотрим эту версию с позиции силовых нитей пространства на примерах взаимодействия двух электронов

На третьем рисунке представлены схемы отталкивания отрицательно заряженных частиц электронов (рис. 3a). В верхней части рисунка частицы движутся в силовых нитях навстречу друг другу. В нижней части показана зона встречи (Y) деформированных электронами силовых нитей, Она находится на одинаковом расстоянии от центров частиц. Здесь из-за разной направленности деформации силовых нитей возникают силы(F), препятствующие деформации силовых нитей в этой зоне. Под действием этих сил у электронов изменяются ориентации спинов, и они начинают движения в противоположные стороны.

6. Квантовое туннелирование и нити пространства

Квантовое туннелирование – это физическое явление, которое с точки зрения классической физики не должно происходить. Но происходит в природе и современных технологиях. Известными примерами квантового туннелирования являются переходы электронами барьеров с более высокой энергией, чем у них, а также ядерные реакции, где частицы с одинаковыми зарядами, прежде чем слиться, должны преодолеть энергетический барьер.

Квантовое туннелирование, одно из самых важных задач, которые решают ученые физики. Но, сущность самого механизма туннелирования ещё не раскрыта. Рассмотрим этот вопрос в рамках смоделированной системы на следующих примерах.

В соответствии с положениями классической физики, если энергия частицы Е меньше высоты барьера U0, то она не может пройти сквозь барьер, потому что будет нарушен закон сохранения энергии. В квантовой физике проникновение частицы в этом случае носит вероятностный характер. То есть у частицы имеется некоторый шанс оказаться по другую сторону барьера. Такая вероятность может осуществиться при условии, если в толще барьера будут присутствовать силовые нити, степень сжатия которых будет более высокой на другой стороне барьера. При движении электрона в силовых нитях в направлении более высокой степени сжатия будет выделяться энергия. По мере движения энергетический потенциал электрона будет расти за счет притока к нему этой энергии. Если толщина барьера позволит, то электрон благополучно пройдет сквозь барьер (рис.4b). Вариант это вполне возможный, если учесть, что в самом твердом теле пустоты на порядок меньше, чем материи. Другим примером может служить преодоления кулоновских сил отталкивания двух протонов в протон – протонном цикле при слиянии ядер легких элементов. В начале цикла степень сжатия силовых нитей в звездном пространстве достигает таких величин, что двигаясь в них, протоны получают дополнительный приток энергии. Это позволяет им при встрече преодолеть кулоновский барьер и объединиться. При этом один протон распадается и превращается в нейтрон.

Рис. 3. Схемы отталкивания электронов и преодоления электроном – энергетического барьера
a – отталкивания электронов, b – преодоление энергетического барьера электроном, Y – зона встречи силовых нитей, деформированных электронами, F – сила, S – силовая нить, E1 – энергия электрона до прохода, E2 – энергия электрона после прохода энергетического барьера, U0 – энергетический барьер E1 < U E2 > U e – электрон, p – протон

Выводы

Исследования «странностей» квантовой физики с позиции силовых нитей уточняет и дополняет понимание их свойств. Позволяет полнее раскрыть их сущность.

  1. Стандартная модель включает в себя кварки, лептоны, бозоны. Кварки u c t состоят из гравитонов, а кварки d s b состоят из простонов. Первые кварки сжимают, а вторые расширяют силовые нити. В результате сжатия и расширения силовых нитей выделяются пакеты энергии глюоны, которыми кварки непрерывно обмениваются между собой. Лептоны состоят из отрицательно заряженных частиц простонов. Их нельзя разделить на части. Электронное нейтрино состоит из одного гравитона и двух простонов. У неё ничтожная масса, Она движется в силовых нитях, свободных от частиц материи, поэтому обладает высокой проникающей способностью. Переносчиком гравитационного взаимодействия является степень сжатия силовых нитей. Это кванты энергии материи, преобразованные в энергию пространства и законсервированные в силовых нитях.
  2. Электромагнитные взаимодействия между электронным облаком и ядрами атомов происходят циклично. Протоны ядер сжимают силовые нити атомного пространства и расходуют на это часть массы покоя, которая превращается в энергию. Электроны расширяют их, В результате выделяется энергия. Протоны поглощают её и вновь производят сжатие. Процессы сжатия и расширения силовых нитей происходят динамично. Электроны движутся в направлении повышенной степени сжатия. Их энергетический потенциал изменяется, поэтому измерить точно одновременно энергию и местонахождение конкретного электрона невозможно.
  3. Фотоны переносятся по силовым нитям. У связанных фотонов 3 степени движения: две координаты и длина волны. Спины у них противоположные, поэтому общий спин нулевой. Между собой они связаны силовыми нитями. Если их разнести на расстояние и сменить у одного поляризацию спина, то у другого она мгновенно станет противоположной. Они могут быть связанными, если их общий спин будет нулевым. В этом и заключается феномен запутанности фотонов.
  4. У атомов, начиная с гелия, на низшей энергетической орбите находятся два электрона с антипаралельными спинами. Первый электрон расширяет силовые нити по часовой стрелке, а второй электрон против часовой стрелки. В результате такого расширения электроны не встречаются. В этом и заключается запрет Паули.
  5. При встрече частиц с одноименными зарядами отталкивание их друг от друга происходит под действием сил, возникающих в результате соприкосновения силовых нитей, имеющих разную направленность. Под действием этих сил у частиц изменяются спины на противоположную ориентацию, и они начинают движение в противоположные стороны.
  6. Примерами туннелирования частиц служат проникновение электрона сквозь барьер, энергетический потенциал которого выше, чем у него и слияние протонов в ядерных реакциях, протекающих в недрах звезд. В обоих случаях частицы движутся в силовых нитях и получают дополнительно приток энергии. В результате электрон проникает через барьер, а протоны преодолевают кулоновские силы притяжения и объединяются.
Текст статьи
  1. Барановский В.И. Квантово-химические расчеты повышенной точности, - учебное пособие – СПбГУ, 2015. – С. 89.
  2. Давыдов А. С. Квантовая механика. – Наука, 1973. – С. 334.
  3. Никамура З. и др. (Группа данных по частицам). Обзор физики элементарных частиц (англ.) 2010, Т.37 С. 228
  4. Паули В Общие принципы волновой механики. – М.-Л. : ГИТТЛ, - 1947, С.134.
  5. Хренников А.Ю. Введение в квантовую теорию информации Физлит, 2003 - С.126.
Список литературы
Ведется прием статей
Прием материалов
c 18 сентября по 24 сентября
Осталось 3 дня до окончания
Публикация электронной версии статьи происходит сразу после оплаты
Справка о публикации
сразу после оплаты
Размещение электронной версии журнала
28 сентября
Загрузка в eLibrary
28 сентября
Рассылка печатных экземпляров
06 октября