Решение проблемы lenr, сверхпроводимости и графена icon

Решение проблемы lenr, сверхпроводимости и графена


6 чел. помогло.
Смотрите также:
Программа курса «Метод Гинзбурга-Ландау в Сверхпроводимости:»...
Причины кризиса теории сверхпроводимости...
«Основные проблемы поддержки эксплуатации авиатехники государственной и гражданской авиации со...
Решение проблемы доверия к информации Доклад на конференции "Внутрикорпоративные сми как...
Решение проблемы "барьеров" общения предполагает многоаспектный характер исследования с учетом...
Название работы...
Гипотеза Пуанкаре и гипотеза Терстона...
Решение проблемы социального сиротства находится преимущественно на местном финансировании...
Brussels44Center состоится 2-я Европейская конференция и выставка по технологии графена graphene...
Тернистый путь к комнатной сверхпроводимости...
Г. Азов Свердлова,48,тел. 6-89-23...
Г. Азов Свердлова,48,тел. 6-89-23...



Загрузка...
страницы:   1   2
скачать



В.Б. Щербатский, В.М. Кормышев,

В.Л.Дерунов (Россия),

Л. Кадникова-Джозеф (США)


РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ LENR, СВЕРХПРОВОДИМОСТИ

И ГРАФЕНА НА ОСНОВЕ МЕТОДА ЭЛЕКТРОННО-КВАРКОВОЙ АНАЛОГИИ И МУЛЬТИЭЛЕКТРОННОЙ ТЕОРИИ


(материалы российско-американского проекта:

http://cold-fusion.ru/

http://viktor19451.narod.ru/)


Екатеринбург

2011


ОГЛАВЛЕНИЕ стр


^ I. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ С ЦЕЛЬЮ РЕШЕНИЯ

ПРОБЛЕМЫ LENR, СВЕРХПРОВОДИМОСТИ И ГРАФЕНА 3


1. Особенности объяснения физического механизма работы реактора Росси 3

2. Стандартная модель - основа объяснения работы реактора Росси 4

3. Гениальная догадка пакистанского физика Абдуса Салама 6

4. Электронно-кварковая аналогия японского физика Йотиру Намбу 8

5. CERN на столе – новый метод изучения фундаментальных свойств электронов 9

6. Асимптотическая свобода – необходимое освобождение умов теоретиков для

объяснения работы реактора Росси 11

7. Что является источником энергии в реакторе Росси? 15

8. Системный подход – необходимое условие для объяснения

процессов в реакторе Росси 17

9. Особенности процессов катализа в реакторе Росси 18

10. Применение искусственного интеллекта для идентификации процессов в реакторе

Росси 19

^ II. LENR И СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ - ДВЕ СТОPОНЫ ОДНОЙ МЕДАЛИ 21


11.Новое свойство электрона – цветовой заряд 21

12.Релятивизм электронов в графене и сверхпроводниках 24

13. Метод обнаружения цветового заряда электронов 24

14. Механизм сверхпроводимости 25

15. Критерий сверхпроводимости 26

16. Фазовая диаграмма и структура сверхпроводников 27

17. Программный комплекс для расчета сверхпроводников и LENR 29

18. Зарубежные подтверждения метода 31

19. Результаты экспериментальных исследований авторов проекта 33

20. Развитие метода электронно-кварковой аналогии 34

21. Низкоэнергетический ядерный реактор Росси 36

22. Управление цветовыми зарядами и процессами 37

23. Практический выход результатов Проекта. 38


^ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СТАНДАРТНОЙ МОДЕЛИ

С ЦЕЛЬЮ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ LENR, СВЕРХПРОВОДИМОСТИ
И ГРАФЕНА



1. Особенности объяснения физического механизма работы реактора Росси

Этим постом мы открываем цикл публикаций, посвященных популярному научному описанию нового физического явления, на котором основана работа реактора Андреа Росси. Будет дана оценка этого явления с точки зрения фундаментальной физики, показана взаимосвязь процессов в реакторе с такими известными физическими явлениями, как сверхпроводимость и свойствами нового материала графена. Будут перечислены основные фундаментальные проблемы в физике, которые становиться возможным решить, благодаря открытию Росси и описаны перспективы Cold fusion в энергетике, электронике и других областях.

^ Публикации предназначены для читателей – потенциальных покупателей и инвесторов технологии Cold fusion, а также могут быть полезными для специалистов-физиков.

Конструкция реактора Росси является простой. Но для того, чтобы объяснить физический механизм работы и, тем более, построить действующий реактор необходимо быть специалистом во многих областях науки:

  • физике элементарных частиц, квантовой теория поля;

  • квантовой хромодинамике;

  • ядерной физике и физике плазмы;

  • теплофизике;

  • физике твердого тела;

  • электронике;

  • информационных технологиях с искусственным интеллектом.

К сожалению, в настоящее время в мире не осталось ученых-энциклопедистов. Существующие специалисты являются узкими экспертами только в отдельных областях физики. Они не обладают достаточным кругозором, необходимым для научного обобщения новой физической информации, которая имеет место при работе реактора Росси. На примитивном уровне узкие специалисты не могут объяснить всю совокупность процессов в реакторе. В результате они высказывают недоверие к результатам проведенных испытаний и тестирования реактора Росси.

То же самое следует сказать об изобретателях- дилетантах, которые хотят сами, на свой страх и риск воспроизвести реактор Росси. Например, уже появился сайт, где публично объявлены такие намерения: http://www.fusioncatalyst.org/

Не обладая необходимыми знаниями в различных областях физики, такие изобретатели, получат отрицательные результаты. Естественно, вся вина в этом случае ими будет возложена на А.Росси, который, якобы создал не воспроизводимую технологию. Об опасности такого последствия действий дилетантов предупреждал сам господин А. Росси.

В последующих публикациях будет предложена версия объяснения работы реактора на основе результатов Нобелевских лауреатов-физиков Абдуса Салама (1979), Йотиру Намбу (2008), Кости Новоселова (2010) и других известных физиков.




^ 2. Стандартная модель - основа объяснения работы реактора Росси


В основе объяснения работы реактора Росси должен лежать научный подход, заключающийся в опоре на уже известные, общепризнанные явления и экспериментальные факты. Только в этом случае представляется возможным сделать следующий шаг в правильном направлении для установления новой физической закономерности.

В настоящее время таким общепризнанным обобщением является ^ Стандартная модель (см. рис.). Стандартная модель представляет собой теорию строения Вселенной, в которой материя состоит из кварков и лептонов, а сильные, электромагнитные и слабые взаимодействия между ними описываются теориями великого объединения. Такая модель, очевидно, не полна, поскольку не включает гравитацию. Предположительно, более полная теория со временем все-таки будет разработана, а на сегодня Стандартная модель — это лучшее из того, что мы имеем.

Напомним читателям основные понятия и положения Стандартной модели. Со структурной точки зрения элементарные частицы, из которых состоят атомные ядра (нуклоны), и вообще все тяжелые частицы — адроны (барионы и мезоны) — состоят из еще более простых частиц, которые принято называть фундаментальными (рис.а). В этой роли по-настоящему фундаментальных первичных элементов материи выступают кварки, электрический заряд которых равен 2/3 или –1/3 единичного положительного заряда протона. Самые распространенные и легкие кварки называют верхним и нижним и обозначают, соответственно, u (от английского up) и (down). Иногда их же называют протонным и нейтронным кварком по причине того, что протон состоит из комбинации uud, а нейтрон — udd. Верхний кварк имеет заряд 2/3; нижний — отрицательный заряд –1/3. Поскольку протон состоит из двух верхних и одного нижнего, а нейтрон — из одного верхнего и двух нижних кварков, вы можете самостоятельно убедиться, что суммарный заряд протона и нейтрона получается строго равным 1 и 0, и удостовериться, что в этом Стандартная модель адекватно описывает реальность. Практически все частицы, предсказываемые Стандартной моделью и состоящие из различных комбинаций кварков, уже открыты экспериментально. Недостающую частицу – бозон Хиггса (рис.c) физики сейчас ищут с помощью экспериментов на БАК (большой адронный коллайдер) в ЦЕРНЕ (CERN).

Другой строительный набор в Стандарной модели состоит из частиц, называемых лептонами. Самый распространенный из лептонов — электрон, который входящий в структуру атомов. Помимо него (и парной ему античастицы под названием позитрон) к лептонам относятся более тяжелые частицы — мюон и тау-лептон с их античастицами. Кроме того, каждому лептону сопоставлена своя незаряженная частица с нулевой (или практически нулевой) массой покоя; такие частицы называются, соответственно, электронное, мюонное или таонное нейтрино.

Силовые взаимодействия между частицами происходят посредством обмена частицами-переносчиками этих взаимодействий (рис.b). Таких взаимодействий четыре: сильное (именно оно удерживает кварки внутри частиц), электромагнитное, слабое (именно оно приводит к некоторым формам радиоактивного распада) и гравитационное. Переносчиками сильного цветового взаимодействия являются глюоны, не обладающие ни массой, ни электрическим зарядом, но обладающие, как кварки, цветовым зарядом (условно красным, зеленым, синим) Этот тип взаимодействия описывается квантовой хромодинамикой. Электромагнитное взаимодействие происходит посредством обмена квантами электромагнитного излучения, которые называются фотонами и которые также лишены массы. Слабое взаимодействие, напротив, передается массивными векторными или калибровочными бозонами, которые «весят» в 80-90 раз больше протона, — в лабораторных условиях их впервые удалось обнаружить лишь в начале 1980-х годов. Наконец, гравитационное взаимодействие передается посредством обмена не обладающими собственной массой гравитонами — этих посредников пока что экспериментально обнаружить не удалось.

Лептоны, подобно кваркам, образуют три «семейных пары». Такая симметрия не ускользнула от наблюдательных глаз теоретиков, однако убедительного объяснения ей до сих пор не предложено.

В Стандартной модели также экспериментально установлено, что самый распространенный из лептонов — электрон, который входит в структуру атомов, не участвует в ядерных (сильных) взаимодействиях, ограничиваясь межатомными. Почему природа обделила электроны этим видом взаимодействия теоретиками пока не установлено. На этот важный, но не объясненный в Стандартной модели момент, мы хотим обратить внимание читателя.

Нобелевские лауреаты по физике А. Салам, Й. Намбу указывали ранее на возможность существования скрытой цветовой симметрии электронов (лептонов). Применение Стандартной модели для теоретического обоснования работы реактора Росси будет рассмотрено в следующих постах.





3. ^ Гениальная догадка пакистанского физика Абдуса Салама


При объяснении механизма работы реактора Росси необходимо иметь в виду основные исторические факты, имевшие место при совершенствовании физиками Стандартной модели. Подобно осуществленному ранее Максвеллом объединению электричества и магнетизма, Салам, Глэшоу, Вайнберг представили электромагнитное и слабое взаимодействия в Стандартной модели как различные аспекты единого '’электрослабого” взаимодействия. Это взаимодействие предполагало существование четырех частиц – фотона, переносчика электромагнитного взаимодействия и новых трех частиц–бозонов, получивших названия +W, -W и Z – переносчиков слабого взаимодействия.

Вначале данная теория привлекала мало внимания. Однако в 1971 г. датскому физику Герхарду Хоофту удалось существенно продвинуться вперед методом перенормировки и в сотрудничестве с другими теоретиками завершить доказательство этой теории. Еще через два года исследователи из Фермиевской национальной ускорительной лаборатории близ Чикаго и из ЦЕРНа (Европейского центра ядерных исследований) близ Женевы открыли слабые нейтральные токи, тем самым, подтвердив экспериментально теорию, выдвинутую Саламом. Глэшоу и Вайнбергом. В 1983 г. -W и Z-частицы были открыты в ЦЕРНе Карло Руббиа и его сотрудниками.
В 1979 г. Салам, Глэшоу и Вайнберг были удостоены Нобелевской премии по физике “за вклад в теорию объединенного слабого и электромагнитного взаимодействия между элементарными частицами, в том числе за предсказание слабого нейтрального тока”.

В Нобелевской лекции ^ Абдус Салам выразил надежду на создание единой теории всех сил. Он применил прямую экстраполяцию идей, которые привели его к электрослабому объединению, чтобы включить в единую теорию также и сильное (цветовое) взаимодействие. Смелым и психологическим переломным моментом стало объединение кварков и лептонов в один мультиплет (группу) предложенное Абдусом Саламом и Джогешем Пати.

Группа должна быть неабелевой (т.е. элементы группы не коммутируют), если все квантовые числа (аромат, цвет, лептонное, кварковое числа и номер семейства) являются автоматически квантованными. Результирующая калибровочная теория должна быть асимптотически свободной.

Вспомним, что кварки несут по крайней мере заряды трех видов (цвет, аромат и номер семейства). ^ Гениальная догадка Абдуса Салама заключалась в предположении, что лептонное число является цветовым зарядом частицы. В результате стало возможным представление о кварках и лептонах как об объектах, составленных из более фундаментальных сущностей, преонов, каждый из которых несет только один вид основного заряда.

Согласно Саламу, преоны несут магнитные заряды и связываются вместе очень сильными короткодействующими силами, причем кварки и лептоны представляют собой их магнитно-нейтральные объединения. В его теории, соединяющей как электрические, так и магнитные обобщенные заряды, аналоги хорошо известных дираковских условий квантования дают математические соотношения для величин двух типов зарядов. Ясно, что магнитные заряды противоположной полярности (монополи) связываются более сильно, чем электронные заряды, приводя к соединениям, чья неэлементарная природа обнаруживает себя лишь при очень высоких энергиях.

Применение предложенных Абдусом Саламом новых свойств лептонов (электронов) для объяснения и идентификации физических процессов в реакторе Росси будет рассмотрена в следующих постах.





^ 4. Электронно-кварковая аналогия японского физика Йотиру Намбу


Адекватное объяснение механизма работы реактора Росси возможно только на основе обобщения опыта и результатов фундаментальных исследований в физике. В наиболее полной мере эти результаты отражены в Стандартной модели, которая имеет экспериментальное подтверждение и непрерывно совершенствуется. Свой вклад в развитие Стандартной модели внес и японский физик, Нобелевский лауреат 2008, Йотиру Намбу. Особенность его подхода в решении фундаментальных физических проблем заключалась в применении метода аналогии.

По мнению Намбу, способность подмечать аналогии – естественная и очень полезная особенность человеческого сознания. Близость масс протона и нейтрона и их взаимодействий привели к понятию изоспиновой симметрии. Можно развивать простейшие симметрии до более сложных, таких как калибровочная инвариантность. Именно таким способом свойства электромагнетизма были перенесены на неабелевы калибровочные поля.

Научные труды Намбу посвящены вопросам квантовой электродинамики, физики элементарных частиц, квантовой теории поля, теории рассеяния, статистики кристаллов, теории сверхпроводимости. В 1964г. он дал общее математическое доказательство теоремы Голдстоуна, а также ввел в физику новое квантовое число, получившее название «цвет». В следующем году вместе с М. Ханом ему удалось создать схему сильных взаимодействий, основанную на трёх триплетах кварков с целочисленными зарядами (так называемая модель Хана — Намбу). На основе этой модели Намбу ввел цветовое взаимодействие, тем самым, заложив основы квантовой хромодинамики.

Особый интерес представляет механизм взаимодействия элементарных частиц, разработанный Намбу на основе аналогии теории сверхпроводимости БКШ (Бардина-Купера-Шриффера) и модели БВ (Боголюбова-Валантина), с квазичастицами-фермионными возбуждениями в виде комбинации электронов и дырок. Бозон НГ (Намбу-Голдстоуна) в механизме взаимодействия приводит к сохранению заряда или калибровочной инвариантности. Таким образом, Намбу была установлена аналоговая взаимосвязь между процессами в физике конденсированных сред и физике элементарных частиц.

При цветовом взаимодействии кварков экспериментально наблюдаются растущий с расстоянием заряд и не зависящая от расстояния сила. Это, казалось бы, противоречит интуитивным представлениям о поведении вещества. Намбу дал объяснение и даже наглядное представление рассматриваемых явлений. Такое объяснение имеет место в модели невылетания кварков (конфаймент), называемой моделью струны.

Модель струны возникла из математических формул, предложенных Габриелем Венециано из Вейцмановского института. В этой модели адроны рассматриваются как гибкие растяжимые струны, находящиеся в быстром вращении. Струны в этой модели не имеют массы, по крайней мере, на них не нанизано никаких материальных “шариков”, хотя они и обладают потенциальной и кинетической энергией.

^ Из чего сделана безмассовая вращающаяся струна? Весьма привлекательный ответ на этот вопрос был предложен Хольгером Б. Нильсеном и П. Ольсеном из института имени Нильса Бора в Дании. Чтобы пояснить их гипотезу, мы опять вернемся к рассмотрению электромагнетизма. Закон Кулона описывает электрическое поле в трехмерном пространстве, и если поле представляется в виде силовых линий, то ясно, что сила убывает с расстоянием, поскольку силовые линии рассеиваются в пространстве. Их плотность убывает обратно пропорционально квадрату расстояния, что и дает знакомый нам закон сил. Если же удалось бы сжать все силовые линии в одну тонкую трубку, то они не рассеивались бы в пространстве и сила оставалась постоянной, независимо от расстояния. сматривать как такое одномерное калибровочное поле струны, и, в частности, присущее ей натяжение и зависимость энергии от длины, предсказываются данной моделью. Более того, причудливые свойства цветных калибровочных полей находят теперь простое и интуитивно правдоподобное объяснение. Необычной теперь является не сила, которая остается обыкновенной, подчиняющейся таким же законам, как и электрическая. Все необычные свойства в этой модели связаны с требуемой геометрией поля.

Согласно электронно-кварковой аналогии Намбу, поля, являющиеся, по существу, одномерными, могут быть созданы в макроскопических масштабах. Если сверхпроводник (электрический проводник, охлажденный до сверхпроводящего состояния) поместить в магнитное поле, то магнитные силовые линии оказываются вытолкнутыми из сверхпроводящей среды. Если же оба полюса магнита полностью погрузить в сверхпроводник, то силовые линии окажутся, заключенными в тонкой трубке между полюсами, в которой сверхпроводимость разрушается. Количество энергии на единицу длины, и величина магнитного потока оказывается квантованной. Для точной аналогии мы должны лишь предположить, что влияние сверхпроводящей среды на магнитное поле в точности воспроизводится влиянием вакуума на цветное калибровочное поле. Теории, основанной на таком сравнении, была придана математическая форма; в ней кварки уподобляются гипотетическим носителям магнитного заряда — магнитным монополям. О такой теории мы уже упоминали ранее в посте, посвященному Нобелевскому лауреату, физику Абдусу Саламу.

Фундаментальные результаты в виде электронно-кварковой аналогии Намбу и цветового заряда электронов (лептонов) Салама вполне могут быть обобщены и положены в основу метода для объяснения работы реактора Росси. Об этом будет изложено в следующих постах.




^ 5. CERN на столе – новый метод изучения фундаментальных свойств электронов

Важным моментом в работе реактора Росси является взаимодействие кристаллической решетки Ni – основного рабочего вещества реактора – с водородом. Поэтому объяснение работы реактора должно учитывать новые научные результаты, полученные в физике конденсированного состояния.

Такие результаты были получены недавно при изучении двумерных кристаллов. Многочисленные попытки синтезировать двумерные кристаллы заканчивались неудачей, их результатом было получение кристаллитов нанометрового размера. Это соответствовало предсказаниям теоретиков о том, что истинно двумерные кристаллы не могут существовать. (Пайерлс (1934-1935); Ландау (1937); Мермин (1968); Ландау и Лифшиц (1980); Нельсон и др.(2004) (в отличие от хорошо известных квазидвумерных систем).

Так продолжалось до 2004 г., в котором группа исследователей из Манчестера и Черноголовки использовала удивительно простой подход для получения графена, сделавший графен одной из самых горячих тем современной физики твердого тела. Отдельная плоскость (монослойной толщины) была выделена из трехмерного кристалла графита с помощью техники, называемой микромеханическим расслоением (графит обладает ярко слоистыми свойствами и может рассматриваться как совокупность двумерных графеновых кристаллов, слабо связанных между собой). Более того, тем же способом были получены двумерные кристаллы других материалов, таких как нитрид бора, дихалькогениды и высокотемпературный сверхпроводник Bi-Sr-Ca-Cu-O. Фактически, появился новый класс материалов — двумерные кристаллы, стабильные в свободном состоянии.

Андрею Гейму (Andre Geim) и Константину Новосёлову (Kostya Novoselov) из Манчестерского университета за новаторские эксперименты с графеном была присуждена Нобелевская премия по физике 2010. Они были: “Первые, кто выделил, идентифицировал и охарактеризовал одиночный слой атомов углерода, называемый графеном.” (Science, 2004,10).

В чем же проявляются новые свойства графена? Прежде всего в том, что электроны в этом материале подчиняются закономерностям релятивистских частиц высоких энергий. В связи с этим, метод изучения свойств электронов в графене часто называют: CERN на столе.

Закономерности дисперсии энергии, показывают, что у электронов графене отсутствует масса. Они ведут себя как релятивистские безмассовые частицы.

Кроме обычного спина, электроны в графене имеют новое квантовое число – псевдоспин. Псевдоспин характеризует взаимодействие двух электронных подрешеток, имеющихся в кристаллической структуре графена. Для электронов также наблюдается парадокс Кляйна: когда имеет место свободное проникновение электронов через энергетический барьер без рассеивания.

Указанные новые свойства электронов имеют фундаментальный характер. Для нас особо важное значение имеет экспериментальный факт, что эффективная электродинамическая константа связи (a) электронов в графене примерно в 300 раз больше постоянной тонкой структуры a = 1/137, и применение методов теории возмущений невозможно. J.E. Drut и T.A. Lahde разработали новый теоретический подход для вычисления электронных свойств графена. Ими применялся численный метод расчета "на решетке", похожий на тот, что используется при вычислениях в квантовой хромодинамике (КХД), где константа связи также велика. Последние исследования Кости Новоселова показали, что обменное кулоновское взаимодействие приводит к логарифмической перенормировке скорости Ферми в области малых импульсов, что также аналогично поведению константы взаимодействия в КХД.

Эти новые данные по межэлектронному взаимодействию в кристаллических решетках должны учитываться при объяснении работы реактора Росси.

Для читателей, желающих более подробно познакомиться с графеном, приводим видео с лекциями:

  • Нобелевского лауреата Кости Новоселова

http://narod.ru/disk/27609330000/%D0%9D%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D1%81%D0%B5%D0%BB%D0%BE%D0%B2_WMV%20V9_001.wmv.html


- Михаила Кацнельсона, профессора университета г. Наймеген (Нидерланды)( Radboud University Nijmegen, The Netherlands).


http://narod.ru/disk/35849767001/Katsnelson.mp4.html


Лекции адресованы студентам, аспирантам и научным специалистам.


^ 6. Асимптотическая свобода – необходимое освобождение умов теоретиков для объяснения работы реактора Росси

Стандартная модель является основой для объяснения работы реактора России. Эта модель постоянно совершенствуется. Физиками Гроссом, Политцером и Вильчеком в 1973 году было высказано замечательное утверждение, что сила взаимодействия между кварками в Стандартной модели убывает с уменьшением расстояния. Ключевая идея их работы заключалась в том, что так называемая "бета-функция" (которая описывает, как константа взаимодействия в квантовой теории поля ведет себя при изменении масштаба энергии взаимодействующих частиц) может быть отрицательной. Это противоречило общепринятым представлениям того времени. Отрицательность "бета-функции" ведет к тому, что сила взаимодействия между кварками может уменьшаться с увеличением энергии взаимодействия. Это делает кварки "асимптотически свободными" при высоких энергиях (или, согласно известному соотношению неопределенности Гейзенберга, "асимптотически свободными" на малых расстояниях, примерно в десять раз меньших, чем характерный размер адрона).

Уменьшение константы сильного взаимодействия с ростом энергии впоследствии было подтверждено с высокой точностью. В последнее время такие исследования проводились на электрон-протонном коллайдере HERA (DESY, Гамбург, Германия) и на электрон-позитронном коллайдере LEP в CERNе.

В 2004 году Нобелевская премия по физике была вручена Дэвиду Гроссу (David Gross), Дэвиду Политцеру (David Politzer) и Фрэнку Вильчеку (Frank Wilczek) за "за открытие асимптотической свободы в теории сильных взаимодействий".

Гросс, Политцер и Вильчек не только освободили кварки внутри протона, но, кроме того, освободили умы теоретиков и направили их энергию на детальную разработку квантово-полевой теории сильных взаимодействий. Суть их открытия состоит в том, что инвариантный заряд (эффективная константа взаимодействия) в КХД, в отличие от КЭД, убывает с ростом энергии (то есть на малых расстояниях). Теперь это вошло в учебники по квантовой теории неабелевых калибровочных полей и хорошо известно студентам. Однако в то время от авторов потребовалась незаурядная научная смелость и преодоление значительного психологического барьера, чтобы заявить об "исчезновении" взаимодействия в физике адронов.

Аналогичные результаты были получены Нобелевским лауреатом Костей Новоселовым для электронов в графене. В уникальных экспериментах с особо чистым графеном им была получена логарифмическая зависимость для константы межэлектронного взаимодействия, аналогичной зависимости для кварков в адронах.

Для электронов и кварков комптоновская длина волны, определяющая масштаб взаимодействия, имеет различное значение. Кварки и нуклоны имеют комптоновскую длину волны значительно меньше, чем у электронов. На этих расстояниях асимптотическая свобода у электронов проявляется в полной мере и они не участвуют в сильных взаимодействиях.

Согласно А.Саламу, лептонное число является цветовым зарядом. Из-за наличия асимптотической свободы, с одной стороны, и короткодействия юкавского потенциала, с другой стороны, следует, что сильное взаимодействие описывается потенциалом, обрезанным с двух сторон на шкале расстояний относительно комптоновской длины волны. Так как комптоновская длина волны для каждого типа (или аромата) частицы имеет своё определенное значение, то и лептонное число (заряд) также индивидуально. Последнее экспериментально подтверждено и используется в Стандартной Модели (СМ) в виде закона сохранения лептонного заряда.






Объяснение физической природы возникновения асимптотической свободы и конфаймента частиц может быть общим, если воспользоваться механизмом продольных ленгмюровских колебаний в хромоплазме. При таких колебаниях, отклонения частиц, колеблющихся по гармоническому закону, при условии, что отсчеты производятся в случайные моменты t периода колебаний, подчиняющееся, в свою очередь, закону равномерной плотности, описываются распределением арксинуса. Примером может служить случайное движение частиц при симметричном блуждании Бернулли. Распределение арксинуса симметрично и формирует плотность вероятности нахождения частиц в виде тонкой оболочки (см. рис.). Внутри такой оболочки их концентрация и плотность мала, что приводит к уменьшению взаимодействия между частицами и асимптотической свободе в пределах оболочки. При увеличении расстояния от центра оболочки плотность частиц возрастает, что приводит к возрастанию константы взаимодействия. Это равноценно явлению антиэкранировки заряженных частиц.
^ В явление экранирования включено взаимодействие Юкавы, которое представляет взаимодействие фермионов со скалярным полем с сохранением спина и заряда частиц. При юкавском взаимодействии, с возрастанием концентрации заряженных частиц в хромоплазме уменьшается радиус Дебая (для нашего случая – радиус взаимодействия Юкавы), в связи с указанным экранированием заряда. В результате взаимодействие между частицами также уменьшается. На больших расстояниях цветовой заряд становится численно равным электрическому заряду 1е. Это соответствует зависимости, предсказанной для цветого заряда Нобелевским лауреатом Й.Намбу.




Таким образом, при конфайнменте имеется ограниченное сверху, максимально

возможное значение константы взаимодействия, из-за компромисса между экранировкой и антиэкранировкой частиц в плазме(для е - это значение численно равно планковскому заряду). Абсолютная величина константы уменьшается также и с увеличением массы взаимодействующих частиц (или с уменьшением комптоновской длины волны). Это приводит, в свою очередь, к ограничению количества наблюдаемых ароматов элементарных частиц (общее название для ряда квантовых чисел, характеризующих тип кварка или лептона). Кроме того, если частица электрически заряжена, то заряд оболочки приводит к дополнительному взаимному расталкиванию частиц, составляющих оболочку. В результате возрастает дебаевский радиус экранирования и, как следствие, константа взаимодействия. В итоге, оболочка заряженной частицы прочнее, чем оболочка незаряженной частицы. Пример- наблюдаемая устойчивость протона и распад нейтрона.


^ 7. Что является источником энергии в реакторе Росси?


Стандартная модель, являющаяся основой для объяснения процессов в реакторе Росси предусматривает особый вид физического состояния материи. Если взять атомное ядро и нагреть его выше критической температуры, равной примерно 2 трлн. градусам (175 МэВ в энергетических единицах), ядерная материя превратится в особое состояние — кварк-глюонную плазму или хромоплазму. В этом состоянии уже нет отдельных протонов и нейтронов, а есть лишь кварки и глюоны, свободно гуляющие по всему объему плазмы. Это очень необычное состояние материи, которое одинаково интересно и теоретикам, и экспериментаторам.

Считается, что в состоянии кварк-глюонной плазмы вещество находилось после Большого взрыва. В лабораторных условиях, в коротких мини-взрывах, как в зеркале, отражаются самые первые мгновения нашего мира, когда материя была ультрагорячим, сверхплотным варевом из кварков и глюонов, мечущихся во все стороны и постоянно сталкивающихся друг с другом. Адский суп был приправлен щепоткой электронов, фотонов и других легких элементарных частиц. Его температура составляла триллионы градусов, и он был в сотни тысяч раз горячее, чем солнечное ядро.

Впервые в лаборатории такая плазма была получена в 2005 году на ускорителе RHIC Брукхейвенской национальной лаборатории. В эксперименте облачко кварк-глюонной плазмы можно создать на очень короткое время в лобовом столкновении двух тяжелых ядер с большой энергией. в прошлом году в игру вступил и Большой адронный коллайдер. В ноябре 2010 года на LHC происходили столкновения ядер свинца с энергией 287 ТэВ (то есть 1,38 ТэВ в расчете на каждый протон и нейтрон), и накопленная за тот месяц статистика до сих пор изучается экспериментальными группами. Время от времени коллаборации публикуют результаты этих анализов, которые один за другим вскрывают интересные особенности кварк-глюонной плазмы.

Измерения убедительно доказывают, что кварк-глюонная плазма — это самая настоящая сплошная среда огромной энергонасыщенности, в которой есть коллективные потоки вещества. Так, коллаборация CMS недавно описала эффект, свидетельствующий о том, что в кварк-глюонной плазме наблюдалось «плавление» тяжелых мезонов.

Согласно А. Саламу, лептонное число у электронов является цветовым зарядом, поэтому электроны также могут образовывать частный случай хромоплазмы – электрон-глюонной плазмы. Особый интерес для объяснения явлений в реакторе России представляют связанные состояния частиц - электронов в плазме.

^ Электрон-глюонная хромоплазма является двухцветной, двухкомпонентной и аналогична известной электронной плазме, которая изучена. К основным её свойствам относятся продольные и поперечные колебания, вибрации частиц около общего центра, рассеивание, экранирование, разделение зарядов при колебаниях и т.д. Пинч-эффект в плазме может приводить в связанном состоянии к дроблению целого заряда на части и появлению четочной структуры. Микроплазменные образования наблюдаются при лавинных процессах в сильноточных полупроводниках. Макроплазменные - в установках УТС.

Таким образом, в природе имеется неисчерпаемый естественный источник энергии в виде плазмы, освоение которого является целью теоретиков и экспериментаторов. Особенности применения плазмы в реакторе Росси будут рассмотрены в последующих постах





8. ^ Системный подход – необходимое условие для объяснения процессов в

реакторе Росси


Часто физики при объяснении новых физических явлений выхватывают из большого количества внешних факторов, влияющих на это явление, один, по их мнению, определяющий параметр и на нём строят своё объяснение или теорию. Вначале, такое решение кажется единственно верным, но затем, при появлении новых экспериментальных данных, возникают отклонения теории от эксперимента. В итоге физикам приходится подгонять под новые экспериментальные данные созданную ранее теорию и она теряет предсказательную способность.

Чтобы избежать подобных ошибок, необходимо применять системный подход, при котором рассматривается вся совокупность влияющих факторов в новом явлении. Вначале производят декомпозицию явления, как системы, с целью уточнения физических законов, а затем осуществляют её синтез, путем обобщения известных физических закономерностей из различных областей физики.

Необходимость в системном подходе в полной мере относится к объяснению процессов в реакторе Росси. Несмотря на простоту устройства, в реакторе происходит целый комплекс физических явлений и процессов:

  • тепло- массообмен в слое порошка никеля с водородом;

  • активированная адсорбция водорода из газовой фазы;

  • диссоциация молекулярного водорода на атомарный водород;

  • межэлектронное взаимодействие атомов водорода с атомами никеля;

  • диффузия водорода внутрь решетки никеля;

  • взаимодействие протонов водорода с ядрами никеля и т.д.

Пример системного подхода показывают специалисты корпорации “Национальные инструменты” (NI.LTD), организовавшие комплексное обсуждение явлений, которые могут иметь место в реакторе Росси (ядерные реакции решеточного типа,  химически- асистированные ядерные реакции, сверхпроводимость, сверхликвидность, квантовые критические точки и т. д.).

Результатом системного подхода должен быть новый метод, пригодный для объяснения процессов в реакторе Росси. Примером может быть метод аналогии Й. Намбу, на основе результатов обобщения свойств Стандартной модели и новых экспериментальных данных для графена, изложенных в предыдущих постах.

^ Глубокая аналогия между электроном и кварками имеет место в следующем:
- наличии электронного конфайнмента, характеризующего связанное состояние частиц в парах Купера, ковалентных парах Люиса, биэлектронах Гросса, электридах Бента, плазмароне (графен), аналогичного конфайнменту между кварками в нуклонах и мезонах;

- наличии у электрона короткодействующего (в пределах комптоновской длины волны), эффективного цветового заряда, по величине такого же, как у кварков;

- наличии у электрона одновременно экранировки электрического заряда и антиэкранировки цветового заряда, таких же как у кварков;

- наличии расчетного выражения для определения константы цветового электронного взаимодействия, на основе диаграмм Фейнмана, совпадающего с расчетным выражением такой же константы для кварков;

- в одинаковом, с кварками, распределении электрических зарядов электронов в пропорции (1/3) и (2/3) между ионами и возникающей, при связанном состоянии электронов, мультичастицей в ковалентной химической связи;

- наличии линейного потенциала цветового взаимодействия между электронами в пределах дебаевского экранирования в хромоплазме (хромоплазменный электронный конденсатор), совпадающим качественно с линейным потенциалом взаимодействия кварков в нуклонах, согласно квантовой хромодинамике (КХД);

- наличие границы асимптотической свободы для цветового взаимодействия электронов, обратно пропорциональной квадрату постоянной тонкой структуры и аналогичной границе для кварков, определяемой константой КХД;

- совпадении термодинамических характеристик глюонов в электрон-глюонной плазме с их термодинамическими характеристиками в кварк-глюонной плазме;

- совпадении, по внешнему виду, Лангранжиана КХД для кварков и Лангранжиана КЭД для электронов.

^ Метод электронно-кварковой аналогии может быть применен в системном подходе для объяснения комплекса процессов в реакторе Росси.





Скачать 490.46 Kb.
оставить комментарий
страница1/2
Дата27.04.2012
Размер490.46 Kb.
ТипРешение, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы:   1   2
плохо
  4
отлично
  15
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх