Мир вокруг нас - "Этэрнус" - Страница 57

Рис. 239

Рис. 240

Итак, мы рассмотрели первую реакцию, из реакций горения водорода в звёздах, что связано с рассмотрением электрослабого взаимодействия (в т. ч. его квантов), и т. о. дальнейшим рассмотрением уровня элементарных частиц и вакуума (что ещё будет продолжено, в отношении электрослабого поля, чуть позже).

Некоторые последующие реакции горения водорода — аналогичны реакциям горения дейтерия (основная из которых — уже рассматривалась ранее), только ядра дейтерия, в случае горения водорода — всё время возникают вновь, в рассмотренной реакции слабого взаимодействия. Основные реакции горения водорода (в звёздах с массой менее (примерно) 1,5 масс Солнца) — представлены на рис. 241. В конечном итоге, из ядер водорода, как видно, образуются выгодные ядра гелия, т. е. альфа-частицы (выгода которых, вытекающая из их наглядного (геометрического) строения, рассматривалась ранее).

Рис. 241 ^[XXVI]. Горение водорода в т. н. протон-протонной цепочке (преобладает в звёздах с массой менее 1,5 массы Солнца; процентные соотношения реакций — приведены для Солнца); примечания: pp, pep, hep — названия реакций; ppI, ppII, ppIII — разветвления протон-протонной цепочки

В реакции, следующей за реакцией слабого взаимодействия, т. е. во второй реакции на рис. 241, как и в ряде других реакций на этом рис. — наблюдается вылет гамма-кванта (фотона). Фотон, как известно — является квантом электромагнитного поля, входящего в состав электрослабого взаимодействия (= объединяющего электромагнитное и слабое поля), где фотон выступает наравне с рассматривавшимися выше, Z⁰- и W-бозонами (как уже говорилось — согласно электрослабой теории Вайнберга-Глэшоу-Салама). Согласно этой теории, электромагнитное и слабое взаимодействия (переносимые фотонами и Z⁰- и W-бозонами соответственно) — являются не более как различными проявлениями единого электрослабого поля, т. к. теряют различия (объединяются), при концентрации энергии выше порядка 100 ГэВ, — достаточной для рождения массивных Z⁰- и W-бозонов в реальном виде. (Этот же порядок энергии — оказался достаточен и для рождения бозона Хиггса, предсказываемого теорией).

Обратимся к этим, и др. вопросам электрослабого сектора — с т. зр. наглядной геометрии, и т. о. продолжим рассмотрение электрослабого взаимодействия:

Известно, что каждый из Z⁰- и W-бозонов — может существовать в трёх состояниях, различающихся проекцией спина на направление движения: эта проекция может принимать три значения: +1, –1 и 0. Вероятное наглядное представление этих состояний — можно видеть на рис. 242. Как видно из рис., при рассмотрении более подробной геометрии электрослабого поля, угадываются элементы геометрии тяжёлых атомных ядер (где альфа-частица 3d-энергоуровня, замыкает последний в ядре, и ведёт к снижению энергии связи у Zn (за Ni)), т. о. структура ядер — также может подтверждать геометрию слабого поля, как и ранее — мезонного.

Рис. 242

В отличие от Z⁰- и W-бозонов, спин кванта электромагнитного поля (фотона), может принимать только два значения: +1 и –1 (т. е. нет 0). Возможное наглядное представление фотона — см. на рис. 243. Согласно наглядной геометрии, фотон — должен быть плоской частицей (как и нейтрино), являющейся плоской, благодаря тому, что она лишена электрических осей (т. е. движений на этих осях), т. к. только при этом условии, фотон может (должен) всегда двигаться со скоростью света (и т. о. имеет наблюдаемую нулевую массу покоя). Состояние, геометрически равноценное фотону, но расположенное в проекции спина 0 — не могло бы двигаться со скоростью света, а значит и существовать (в плоском виде (или было бы нестабильным и обладающим массой покоя)), что можно понять уже из рассматривавшегося ранее, происхождения различий между магнитной и электрическими осями; это состояние — оказывается имеющим характеристики бозона Хиггса (и может быть интерпретировано в качестве бозона Хиггса и поля Хиггса).

Рис. 243

Далее — рассмотрим связь (= родственную природу) электромагнитного и слабого полей: Так, фотон — естественным образом, продолжает ряд Z⁰- и W-бозонов, представляя состояние, в котором движения на электрических осях — отсутствуют, см. рис. 244.

Рис. 244

Родственная связь квантов слабого и электромагнитного взаимодействия — также видна из механизма действия слабых полей, к рассмотрению которого и переходим:

Известно, что слабое взаимодействие — ответственно за распад нейтрона, заряженных пи-мезонов, и т. п., а также элементарных частиц второго и третьего поколений. Во всех случаях распада — испускается полу-«виртуальный» W⁺ или W^– бозон, который далее распадается на электрон и антинейтрино (или позитрон и нейтрино). Некоторые примеры таких реакций распада, т. е. обусловленных слабым взаимодействием — представлены на рис. 245. Как видно, W-бозоны, изображаемые в наглядном виде — способны выполнять функцию квантов, ответственных за эти (т. н. слабые) распады.

Рис. 245

Известно, что Z⁰-бозон, в отличие от W-бозонов — не участвует в слабых распадах. Т. е. реакции с изменением поколения элементарных частиц, с участием Z⁰-бозона — являются запрещёнными, см. рис. 246. Вылет Z⁰-бозона — переводит частицу саму в себя, и может изменять лишь спин, см. рис. 247. (Однако, обмен Z⁰-бозоном, как известно — необходим для объяснения возможности упругого столкновения нейтрино и электрона).

Рис. 246

Рис. 247

То же самое неучастие в распадах частиц с изменением поколения, свойственно и фотону, см. рис. 248. Неучастие фотона — можно понять из его аналогии с Z⁰-бозоном (фотон отличается от него лишь тем, что заряд 0 обусловлен не тем, что движения на электрических осях — взаимно скомпенсированы, но уничтожили друг друга (оставив частицу плоской)). Поэтому, по отношению к распадам частиц, Z⁰-бозон и фотон — ведут себя одинаково (при этом, Z⁰-бозон и фотон — были неразрывно связаны и неклассически (ненаглядно), где они возникают как суперпозиция = смешивание (ненаблюдаемых) исходных частиц, т. н. W⁰-бозона и B⁰-бозона, в процессе нарушения электрослабой симметрии (при концентрации энергии ниже порядка 100 ГэВ, и посредстве механизма Хиггса), см. рис. 249); наглядно же, общность фотона и Z⁰-бозона, можно видеть на рис. 244.