Что такое адронизация в ядерной физике. Квантовая теория.
Общепринятая формулировка адронизации такая:
Адронизация — процесс формирования адронов из цветных объектов — кварков и глюонов. Физическая причина явления адронизации — неспособность кварков и глюонов существовать в свободном состоянии.
Как видите адронизация – это не какое-то малозначительное явление природы, а это фундаментальнейшее явление, благодаря которому в природе образуются протоны и нейтроны, без которых невозможно существование атомов и, соответственно, нас самих. И причина образования адронов, какая-то не серьезная: неспособны существовать в свободном состоянии. А из чего и как образуются сами кварки и глюооны?
Об этом рассказывается в книге “Частицы и атомные ядра”, написанной авторами Б.С. Ишхановым, И.М. Капитоновым, Н.П. Юдиным. Эта книга рекомендована, как учебник, для наших передовых вузов.
Вот как объясняют появление кварков эти ученые:
Аннигиляция электрона и позитрона происходит в результате электромагнитного взаимодействия. В результате аннигиляции электрона и позитрона рождается виртуальный фотон. Образовавшийся виртуальный фотон может родить любые частицы, которые способны образоваться с энергией меньшей или равной сумме энергий электрона и позитрона. В частности в результате e- + e+-аннигиляции могут рождаться пары мюонов μ
Ну как так, электрон и позитрон вполне реальные частицы, а из них образовался виртуальный фотон. Ведь эти частицы, делимы они или неделимы, все равно из чего-то состоят. Если мы их обнаруживаем на практике, то не могут же они состоять из ничего. Каким-то субстратом они должны представляться? И если эти частицы аннигилируют, то субстрат частиц должен каким-то образом перелиться в фотон и почему этот фотон, состоящий из реального субстрата, должен будет приобрести какую-то виртуальность? Рожденные частицы тоже реальные (как полагают ученые) и они обязаны из чего-то состоять. Может ли субстрат рожденных частиц отличаться от субстрата исходных частиц?
А потом, на каком этапе аннигиляции решается вопрос: какие частицы должны быть рождены? Согласно науке в этом процессе может быть рождены: мюонная пара, пионная пара, пара кварк-антикварк (до 3-х штук) и пара γ-квантов и еще какие-то пары частиц более высоких энергий. Наука вроде считает, что электрон и позитрон стабильные частицы, тогда можно считать, что и виртуальный фотон один и тот же. Или к его энергии добавляется кинетическая энергия электрона и позитрона, которая затем конвертируется во внутреннюю энергию рожденных частиц? Получается скорость порождает субстрат (внутреннюю энергию). Как это может происходить не понятно.
С другой стороны, в книге пишется (Стр. 114):
Из законов сохранения энергии и импульса следует, что образовавшаяся кварк-антикварковая qq̅ пара имеет ту же энергию, что и сталкивающиеся лептоны. Однако кварки являются цветными объектами и поэтому не могут существовать в свободном состоянии. Например, если первоначально образовалась пара cc̅-кварков, то с кварк может, подхватив из вакуума d̅-кварк, образовать D+-мезон, а c̅-кварк, подхватив из вакуума d-кварк, может образовать D- -мезон (рис. 12.2). Процесс превращения кварков в адроны называется адронизацией кварков.
Согласимся с законом сохранения энергии (с учетом кинетической энергии). Но возникает вопрос: а сколько времени может существовать пара cc̅-кварков? Они существуют порознь или как-то скреплены, и чем скреплены? Если порознь, то сколько времени?
А предположение ученых, что в вакууме носятся всевозможные свободные кварки, например, d̅-кварк и d-кварк в данном случае, кажется довольно странным. Что эти кварки могут быть свободными? Разве нам недостаточно флуктуирующих в вакууме электрон-позитронных пар, хотя и не очень высоких энергий? Да еще и множество бозонов Хиггса, создающих поля, подобных донышку бутылки для шампанского. В общем этот подхват одиночных кварков из вакуума, другими кварками, является весьма сомнительным.
Что и когда генерировало эти кварки, витающие в вакууме? Кварки – это частицы, и они не могут прилететь к Земле и з космоса. Свойством самостоятельного движения обладает только квант энергии и фотоны, состоящие из этих квантов. А частицы ( электрон, позитрон, протон, нейтрон) являются хранителями этой энергии в виде квантов, но они не обладают свойством самостоятельного движения. Они могут двигаться только по инерции, если получать определенный импульс движения от внешнего источника, то есть хранить и это движение. Таким образом, можно считать, что никакие частицы от Солнца до Земли долететь не могут. Они обязательно с чем-нибудь столкнуться и потеряют свой импульс. А фотону это не страшно. Конечно и его может поглотить какая-нибудь частица, если они окажутся резонансной парой (фотон целиком замкнулся на частице), но это редкое явление, чаще всего происходит ретрансляция. У частицы не оказалось места для приема этого фотона, она отпускает фотон и тот своим ходом движется дальше.
По этой причине кажется маловероятным прилет электронов или позитронов из космоса. Но предположим, что электрон или позитрон все-таки прилетел на Землю, тогда чтобы, например, высокоэнергетический электрон столкнулся с высокоэнергетическим позитроном, надо чтобы откуда-то последний появился. Что может придать на Земле позитрону большую кинетическую энергию, которая затем будет добавлена кварку? В ускорителе понятно – разогнали два встречных пучка, затем свели их вместе и получили столкновение. А в естественных условиях, как получаются такие скорости? Не понятно.
В заключение можно сказать, что, если предположение о том, что кварки рождаются при аннигиляции электрона и позитрона и производят адронизацию, является верным, то это открытие сродни открытию ДНК, и надо бы ученым проявить больше внимания к данному явлению. Все-таки адроны – это ядро и, следовательно, атом, основа всего.
С квантовой точки зрения никаких кварков, в том виде и с такими свойствами, как это описывают ученые в данном учебнике, не существует. Нуклоны, электрон и позитрон – это сконденсированная энергия в форму частиц.
Главная Вверх