Объединение констант взаимодействий Текст научной статьи по специальности «Физика»

Объединение констант взаимодействий Романенко В.А.

Романенко Владимир Алексеевич / Vladimir Alekseevich Romanenko - ведущий инженер-конструктор Нижнесергинский метизно-металлургический завод, г. Ревда

Аннотация: показана методика объединения констант известных взаимодействий, приводящая к размерам пространства-времени, сравнимых с единицами Планка. Полученные размеры объединяются с помощью параболической функции. Дано объяснение возникновения функции с позиций теории времени.

Ключевые слова: взаимодействие, единицы Планка, масштабный фактор, поле великого объединения, теория времени, планкеон.

Keywords: interaction, Planck units, the scale factor, erand unified field, theory of time, plankeon.

В настоящее время в Дубне ведутся работы по созданию коллайдера на встречных пучках тяжелых ионов NICA на основе модернизированного сверхпроводящего ускорителя нуклотрона. Основной целью проекта является изучение перехода ядерной материи в кварк-глюонную плазму и смешанной фазы этих состояний. Результаты исследований могут дать информацию о первых этапах эволюции Вселенной.

По мнению автора, первые этапы возникновения Вселенной могут быть описаны теоретическим путем, а именно: на основе объединения констант взаимодействий [1,с.403, 407]. Методике объединения и посвящена данная работа. Сведем все взаимодействия в таблицу:

Таблица 1.

№ Тип взаимодействия Формула Величина Примечание

1 Электромагнитное 2 е ае= - Tic ~ 1 i -7,2973535308 х1(Г3 137,03599911(46) е-заряд электрона

2 Гравитационное m\G a¡p he = 5,9046863 x10~39 m -масса протона

3 Сильное а s , т ln- mp 171 > ТП , а ~ 1 - зависит от числа сортов кварков ~1 при m К ,Пр

4 Слабое 2 2 тдс а a'=g>T=7 «1,065028х 105 gF — 1х10~49эргсл? постоянная Ферми

5 Сверхсильное a = ¿Tic -15 £-заряд сверхсильного взаимодействия

Будем считать, что все взаимодействия потенциально возникают в кванте Планка, имеющего следующие параметры [2, с.218]:

¡ОН „

• длина £п = А— =1,6160456х 10~33сл/;

\Gh

с

время вй = — = J— ~ 5,3х10~44с ;

• масса mn = J—= 2,176828363x10"5 г

О

п - с5 ~ ^ у 1 п93 г т - т°с2 ~1П32Г • плотность р(1 ~ —г - —— ~ 3 х I и -г : температура - —;— ~ I и Л

¿У О'Ь см3 ' к

где k - постоянная Больцмана.

Из них можно составить следующие комбинации и физические величины: тг(/

длина

L=-

0 с-

п mnG

время с7п = ■

с3

he inj!

энергия /• = ni e — heo,, = — = —■— = 10 ГэВ :

и и и g „

О о

77 _ Ео _ тос _ _ С сила г„ — — —

0 £ £ £2 Ст

-с0 -с0 -с0 (У

к

постоянная ДиракаЙ = — = т010с = 1.05459-10 эрг-сек, 2 я

произведение Йс = т010с2 - т о2О ;

гравитационная постоянная. в = 6,672-10'* дин •см !г

Для объединения взаимодействий введем дополнительные обозначения для выражения массы Планка через массы электрона - представителя лептонов, и кварка - представителя барионов:

то=тл=тквпкв

(1)

где Пе - число электронов в массе кванта; Пке - число кварков в массе кванта. Выразим массу протона через массу кварков по формуле:

тр=3ткв,тде ткв=^~

Подставляя в (1), получаем выражение:

т

т0=^п«° =тРПР

Пкв

где пр = —число протонов в массе кванта.

С учетом введенных обозначений преобразуем формулу константы слабого взаимодействия относительно постоянной Ферми:

_ асП3 _ ас(Не)2Н _ ас{т20)2Пп2р _ (асп2)(т20О2)

8р ~ 2 ~ 2 ~ 23 ~~ 4 —-"(Г^О

трс т0 з т0с с

Г с

пр

где /V2- - асп2р масштабный фактор.

С учетом введенного масштабного фактора формула для слабого взаимодействия преобразуется к виду:

=к<*№

(2)

(3)

(4)

К. _ к _ _ К

2 ПР Й с

т2рС т1С

(5)

1 т2пО т2

где а = — = —-— = —— - константа гравитационного взаимодействия для протона.

гр пр Ъ,с т0

Т.о. масштабный фактор устанавливает величину масштаба между слабым и гравитационным взаимодействиями:

РГ с р

(6)

Свяжем константу слабого взаимодействия с электромагнитным взаимодействием через эмпирическую формулу, приведенную в таблице 1:

а2 (7,2973535308 х 10~3)2 1П_5

а = ^-— = 1,065028x10

с 5 5

(7)

Определим численное значение масштабного фактора:

1,065028хЮ~5 _ 1 803699546 х!033 а^ 5,9046863 х10~39

Выразим его через известную длину Планка:

N2 « И *-"СЛ/| 33 - 6,1879442x1032

£0 1,6160456 х 10 см

Как видим, масштабный фактор близок обратной длине Планка.

Чтобы точно выразить его через эту величину введем экспоненциальную функцию изменения пространственной длины Планка:

К =£ое

-ъ

(9)

и приравняем ее обратной величине масштабного фактора:

- _ь 1 см /..1 "

VI М2

Из полученного уравнения находим величину Ь :

о м2

ъ = 1п = 1п(1,6160456 X10"33 X1,803699546 х 1033) = 1п 2,91486075 = 1,069822037 (10)

1 см

Дадим еще одно выражение, приводящее к масштабному фактору:

^^^. 7-29735308х1°:Х9-1093897х10^2,0192073Х1033 а т 5,9046863x10 5,5754103 х10~25

ке ^ ^

(П)

1,6726231x10 24 ___ _25

где т = --= 5,5754103x10 г - средняя массакварка

3

(12)

Из полученного выражения находим величину коэффициента пропорциональности:

а т 2,0192073х1033

е = ---— = —--— = 1Д194806

<*№гп„К 1,8037x10

(13)

Его можно считать константой сильного взаимодействия (см. табл.1), определяемой по формуле: е = а = —¡— = 1,1194806 = - 1

0,8932714

m

где т = тре°*9Ъ2114 = 2,44311533 \тр.

Т.о. масштабный фактор может быть записан в виде:

М2 = аете = ссепкв

(14)

w

(15)

Полученные безразмерные соотношения будем называть критериальными уравнениями. На их основе можно составить систему, приводящую к их объединению в единое взаимодействие в пределах планковского кванта длины. Система имеет вид:

, а п а , 1 см . . ч Пке «с /г-ч

N* = —= —^ = а» =-е (а); -= — (б)

а па а р 1п П а а

gp в s gp 0 ese

(16)

2

а; п

ас=^-(в)Пр=^- (г)

пр =

N 2

NW

ас V

Из уравнения (а) находим выражение для количества протонов с учётом (в) и (г): {

5 N2 N

ае ае 3

V5=-

3

(17)

Из уравнения (а) находим число электронов, используя (17):

а п

* ке

3Nwy¡5 a 3^5

agpN^as agpN2was ае agpNwas

Выражаем квадрат числа электронов через гравитационную константу для электрона:

2 т\С Пс 1 (2,176828363 х10~5)2г2

е 2

~п

е

тгО т2в а (9,1093897 х1СГ28)г2

е ge ^ > /

= (2,389653352-1022)2 = 5,71044314 • 104

( 18)

Аналогичная константа для протона применена в формуле (5): т20О Не 1 (2,176828363-10"5)2г2

___

" т2рО т2рО аер

(1,6726-10"24 )г2

Выражаем гравитационные константы через масштабный фактор:

= (1,301463807-Ю19)2 =1,69380804-Ю38

1 Г

{ 3^5

1 <

5 К

ЛГ = 1У1¥

3^5

1 см

■I е°

2

(19)

5 1см

(20)

Как видим, они содержат возрастающую и убывающую экспоненциальные функции.

а £2

ге О

А

-1с

1к2=10еь= 45- - „0

(йд,«) 1 СМ [1 СМ]

_ (21) где /к 2 - пространственная координата, зависящая от возрастающего темпа (правое вращение);

"к 2

а

А = 45-^

коэффициент;

(22)

, 5а от 1 см

а

1 СМ = —1оМ = 1б'Д7 | = ■

ОС

Ы2

1 » и/

(23)

где /к1 - пространственная координата, зависящая от убывающего темпа (левое вращение);

5аг„„ аг„„ 1

В = -

гр _ гр

а

а. N1

(24)

Как видно из (21), электрон, являющийся представителем лептонов, зарождается в потоке с правым вращением, в то время как протон (см. (23)), являющийся представителем кварков - в потоке с левым вращением. Под потоками следует понимать потоки времени. Умножая (21) на (23), получаем:

1^-1 л =£г„еь1г„еь = £2п = ^—£]-В[\см] = А-В-£1

1к2 1к\ ^0" ^СГ

Откуда следует связь:

л2 л Т> /)2

0 [1 см] ° (25)

0 = А-В -£0 или 1 = А-В

Рассмотрим отношение обеих координат:

2 _-2Ь 1 2

(26)

I £ е

1к1 _ ^ 0е

_ -2 Ъ _ К е

I

к1

I £ еь £2 £2

1к2 -0е "О

Из него следует:

/ 2 = р = Р 2 В[\см] _В[\см]2

к1 0 I А л

5 а

к 2

[1 см]

а

[1 см]2 =

а а

гр д

9 а2а

е ge

[1 см]2

(27)

(а а )

4 ШР а'

Путем сложения обеих функций получаем функцию гиперболического косинуса:

Vй

1к2+1к1=2(е°еЬ+У~Ь)=2£ 0М =

2

А , —-£1+В[\см] [1 см]

(28)

Преобразовываем полученную функцию к квадратному уравнению относительно планковской длины:

о

№

сЪЪ В ?о-2-£0[\см] + -[\см]2 =0

Вводим обозначения длины падающего вектора времени для поля великого объединения:

с?аи = Ьаи = —— [1сл4] = ^ 1 1 см скЬ А 45 а

(30)

и квадрата первой пространственной координаты, полученной выше (см. (23)):

2 _ В[\см\

~~ л

3 2

а а ,

9а2а

С учетом введенных обозначений (29) запишется следующим образом:

р2 -от о + 7 2 = О

с о ^^оио ^ VI и

(31)

Откуда:

I2 +1

т _ 0 т VI

^птт

2 ^ / 2 = +. к1

2

Т.к. /к1 = £0е Ь , то, подставляя в формулу, получаем:

£2+Т2

2£г

</2+р2е~2Ь ,_еъ+е~ъ -

0 - = £ое-ь—^ = 1к1сЬЪ

2£г

(33)

Приравнивая обозначению (30), получаем уравнение: Ьои = 1к1сИЪ =

(32)

Из него находим К с учетом (31):

[1 см] [вп

- ' [1 см] = ■

I _ ои

сЪЪ

а2 а2 1 см

45 а

(34)

Из выражения следует формула связи (11.26):

1 = л/АВ или 1 = АВ

Запишем в виде (23) и приравняем (32):

1к1=£0еь =В[1см] = {^

В результате вновь приходим к произведению, равному единице, т.е. (26).

Т.о. имеем двойное представление для /к1. Выразим его через константы взаимодействий:

а2 а2 1 см

7 _ 8Р я VI —

45а

3/2

1С*

(35)

Из полученного уравнения находим другое вьфажение для константы 0С3: 15

«V =

ос.

1

а а

&е _

ОС„

ОС„

где ОС=15 есть константа сверхсильного взаимодействия (см. табл. 1). Из (16) находим:

«„«,.„ _пае «„ а.

as = = 3-^ = 3- е

а п na a va

се ее с у gp

i

(37)

«2

Оно переходит в первое при ас = —(см. (7)).

Из (34) находим выражение константы сверхсильного взаимодействия через другие константы:

aSP

а

g<¡

По найденным выражениям (30) и (34) находим численные выражения:

а1 а1 С5 9046863-КГ39")2-1 11948062

L = —Ш—L. 1см chb — ^ ; ) 1'11^био -5J1044314-1044-1,62896 =

45« 45

г«

= 9,032220285 -10~34 см— = 0,5589087514^ (39)

1к1 =^Ш = £ое-ь =0,343077126£0, сИЬ

(40)

где сНЪ = 1,62896 для Ь = 1,0698 из (10).

Т.к. /к1 < 1, то можно применить тригонометрическую зависимость между и Ьои в виде синуса угла:

Л • „ 0,343077126

= = —-= 0,613833877

Ьои 0,5589087514

(41)

= 37,867°

(42)

Этот угол является углом Вайнберга для поля Великого объединения, находимого из условия [3, с.99]: ает(ч): = §1п2 е = 3 или = Н = 0,612372435

Jb'

aGU - 8 " wou У 8

(42)

Как видим, углы практически совпадают. Несовпадение можно объяснить недостаточной точностью при эмпирическом определении мировых констант.

По значению квадрата синуса объединим все взаимодействия через поле великого объединения, используя

(31) и квадрат (30):

Получаем:

3 2

а сг 2

- №1 ¡ \СМ 17 7 7 7

а (а) 7 / 2 9а2а а3 а245 а 225а а2 а

emVlJ _ Q _ Vi _ "ge _ ff ' ge _ ge _ gs ge

и.„„ Ь„„2 а2 а2 , 9а2а аА аАс!гЬ2 а2а а2с!гЬ2 а2а а2с!гЬ2

аи аи |см е в> * ° в> * < '

(45а ^

Откуда:

2 2 7 1.2 2 2

а а а спо а а а

аои = ' % '-<*т (?) = 2 ' 2д а«п (Ч)

а а а а эт иш

(43)

1 а2а а2 где скЪ = ——, е 5 ' = 1

Единичное выражение может быть выражено через гравитационную константу для протона в виде:

а 2

а =а

gp ge а2а2

е s

Из формулы можно получить массу протона, выраженную через массу электрона. Для этого следует извлечь квадратный корень из обеих частей:

а з а а

¡а - А1а —— или т -т ——

' ер V ее р е

* а а а а

е 5 е 5

(45)

Из формулы для констант может быть получена формула (38) для ОС - константы сверхсильного взаимодействия.

Покажем, что область, где возникает поле великого объединения, является областью левой параболы. Для этого преобразуем уравнение (33):

/2 +/ 2 / / 2 Т _ -0 _ -0 . 1к1

1-^птт Т

'ои 2 £0 2 2£0 Если его решить как квадратное относительно 10, то приходим к виду:

С^о ~^ои) +К\ = (^ои)

(46)

Для данного выражения может быть введена координата собственного времени Л';. = СТ Тогда оно примет вид:

?2 Т2_г 2

Лк ^ 1к\ ~ ^011

где -Як=£0-Ьои или Ьои = £0 +$к

(47)

£с 2

I' г

Введение данной координаты приводит к функции левой параболы, смещенной влево на —- :

= Т -0 = -°- +

^ои ^ 0 ^

к\ 0 — 0

2 2£0 2£0 2 (48)

Получение такой функции теоретическим путем может означать создание теории образования вещества и самой Вселенной. Такая теория создана автором. Соответствие теории и экспериментального результата есть критерий истины.

Коротко о теории. Это теория времени. Ее математической основой являются дуальные уравнения двух типов: тангенциальное и синусоидальное. Первое описывает гравитационные явления в континууме и может применяться для изучения областей с евклидовой геометрией пространства-времени, сравнимых с областью Планка. Второе уравнение описывает антигравитационные явления в континууме и может применяться для изучения областей с неевклидовой геометрией пространства-времени, начиная с области Планка. Вывод уравнений производится тремя способами. Первый способ наиболее общий основан на представлении о времени, как скалярном поле. Второй способ основан на одном единственном постулате теории времени. Третий способ приводит к выводу уравнений на основе оригинальной авторской теории вакуума. На основе указанных уравнений и производится вывод параболической функции (48).

Следует отметить, что параболическая функция является лишь промежуточным этапом при изучении природы возникновения Вселенной. С ее помощью описывается геометрическая поверхность кванта Планка, который будем называть планкеоном. Планкеоны являются хроночастицами первого типа, существующими в абсолютной пустоте и являющимися гарантами ее существования. Они представляют из себя «коконы» времени или микро черные дыры. Каждый «кокон» можно рассматривать как субстанцию, состоящую из слоев хрононов и гравитонов, находящихся в силовом равновесии. Известно, что в черной дыре пространство и время меняются местами. В этом случае хрононы, являясь частицами времени, вращаются по окружностям в пространственной плоскости, в центрах которых располагаются гравитоны. Гравитоны являются вакуумными частицами и существуют в обратном времени, что и приводит к притяжению. Планкеон следует рассматривать в виде цилиндра с радиусом и длиной, равной фундаментальной длине Планка. Под действием центробежной и гравитационной сил, происходит внешнее искривление цилиндра в виде левой параболы, описываемой (48). Это искривление приводит к появлению параболической поверхности внутри планкеона. С каждой поверхностью может быть связан свой вектор времени. Оба вектора взаимозависимы и имеют определенные углы и модули в планкеоне. Изучение свойств гравитонов возможно с помощью тангенциального дуального уравнения.

Для того, чтобы планкеон стал нестабильным необходимо, чтобы он встретился с хроночастицей второго типа. В результате контакта происходит временная инверсия гравитонов. Они превращаются в

антигравитоны, т.е. частицы, которые начинают движение в прямом направлении времени. Их описание начинает подчиняться синусоидальному дуальному уравнению. Под действием антигравитонов, хрононы начинают переходить с одного уровня на другой с испусканием электромагнитной энергии.

Самым интересным является исследование процессов на первом уровне. Хрононы при переходе на второй уровень, испускают поток тяжелых фотонов. Поток движется в виде винтовой линии по цилиндрической поверхности первого уровня планкеона. Достигнув его временной границы, поток переходит в точки, принадлежащие внутренней параболической поверхности, и отражается в ее фокус в виде двух лучей. Первый луч находится сверху и несет в себе положительную энергию. Второй луч находится снизу и несет в себе отрицательную энергию. В фокусе энергии лучей сливаются, образуя гравитационную энергию, движущуюся в обратном направлении оси собственного времени и достигающую вершины параболической поверхности. Поверхность совпадает с точкой фокуса левой параболы. Поэтому в вершине происходит раздвоение энергии гравитационного потока, и он переходит в виде конуса в отрицательную временную область левой параболы. В этой области поток приобретает свойства поля великого объединения с углом наклона образующей, равной углу Вайнберга. Конический поток, достигнув левой параболической поверхности (48), отражается от нее в виде цилиндрического потока в прямое направление оси времени и достигает поверхности внутренней параболы в двух точках. В точках контакта происходит вновь отражение потока в ее фокус в виде положительной и отрицательной энергий. В фокусе эти энергии переходят в антигравитационную энергию, которая движется в прямом направлении времени в точку Ь - центра сосредоточения вакуумной энергии внутренней параболы. Новое положение центра связано с переходом возбужденного планкеона на второй уровень.

Рассмотренная картина видоизменения потоков энергий показана на рис.1.

Из рисунка видно, что энергетические лучи, входящие в фокус и выходящие из него в точку Ь , могут рассматриваться как составляющие вектора двух других результирующих векторов. Они входят в точку и выходят из нее под углами Вайнберга для электрослабого поля и показаны зеленым цветом на рисунке.

Рис.1. Начало образования материи и времени в планкеоне

В центре сосредоточения вакуумной энергии слияние энергических лучей приводит к появлению потока хрональной энергии, благодаря которой поддерживается резонансный этап расширения планкеона и происходит рождение основных элементарных частиц, необходимых для образования атомов.

Все вышесказанное закономерным путем вытекает из математической теории времени, применённой к началу образования Вселенной.

Литература

1. Акоста В., Кован К., Грэм Б. Основы современной физики. М.: Просвещение, 1981.495с.

2. Климишин. И.А. Релятивистская астрономия. М.: Наука, 1989. 288с.

3. Окунь Л.Б. Элементарное введение в физику элементарных частиц. М.: 2006 . 128с.