Электродинамика газа преонов

Заметим, что преоны сами по себе способны объединяться в структуры, отличные от электронов и кварков, которые тоже представляют собой молекулы преонов, замкнутые в пузыре — рис. 2−3. В этом случае они составляют особый вид тонкой материи, которая не может быть зарегистрирована в земных лабораториях.

Можно предположить, что существует нейтральный газ преонов, состоящий из равных пропорций альфа, бета и дельта частиц. Такой газ пронизывает видимую материю насквозь, практически с ней не взаимодействуя. В частном случае, когда три частицы — альфа, бета и дельта, образуют нейтрино, можно наблюдать специфические эффекты, которые в свое время были использованы для обоснования гипотезы о существовании элементарной частицы нейтрино. Во всех остальных случаях этот газ можно рассматривать как тот самый гипотетический эфир, который фигурировал в теории Максвелла [21] и других.

Рис. 2. Структура кварков и электрона и свободные молекулы преонов

Рассмотрим нейтральные молекулы преонов, состоящие из двух частиц с зарядом и одной частицы с зарядом. Теоретически таких молекул должно быть шесть — + соответствующие античастицы. Таким образом, можно предположить, что существует газ преонов, представляющий собой смесь молекул, в некоторой пропорции. Эта смесь может пребывать в различных агрегатных состояниях — твердом, жидком и газообразном. Обычное вещество практически не взаимодействует с тонким веществом преонов, но электромагнитные свойства вакуума, очевидно, определяются наличием материи преонов, так как молекулы преонов могут поляризоваться во внешнем электромагнитном поле.

Одним из приложений модели преонов является обычный атом, состоящий из ядра и электронных оболочек — рис. 4. С точки зрения теории преонов [9−10, 15, 24−25] атом является макроскопическим образованием — кластером, состоящим из большого числа частиц. Действительно, ядро атома состоит из 9(N+Z) частиц преонов, а электронная оболочка из 3Z частиц, здесь N, Z число нейтронов и протонов соответственно. Самый легкий изотоп атома водорода содержит 12 преонов. Любой атом состоит из двух вложенных пузырей, один из которых содержит ядро, а другой ограничивает электронные оболочки — рис. 4.

Рис. 3. Структура протона и нейтрона включает три кварка, каждый из которых состоит из трех преонов.

В природе существует закон, позволяющий преонам объединяться в системы по три частицы, которые соответствуют электронам, кваркам и другим элементарным частицам, а также нейтральным молекулам преонов. В атомах преоны образуют ферми-газ по следующей схеме [15]:

каждый нуклон в ядре диссоциирует на отдельные кварки, которые распадаются на преоны;

преоны каждого типа образуют ферми-газ, обладающий химическим потенциалом как у релятивистских частиц; при диссоциации масса нуклона расходуется на возбуждение кинетической энергии преонов и на создание связей между преонами;

Рис. 4. Атом состоит молекул трех типов —, и. Молекулы, образуют жидкое ядро, заключенное в пузырь, окруженный газом, состоящим из молекул и заключенный во второй пузырь.

во внутренней области пузыря преоны объединяются в кластеры кварков, электронов, протонов, нейтронов, ядер дейтрона, альфа-частиц и других ядер;

существует симметрия электронных и ядерных оболочек заключающаяся в последовательности заполнения электронных и ядерных оболочек.

Рассмотрим правило заполнения оболочек преонами [15]: если две частицы обладают энергией каждая, то вероятность того, что третья частица обладающая энергией образует с ними кластер, пропорциональна величине (знак минус обусловлен тем, что энергия связи является отрицательной, тогда как вероятность является положительной величиной). Поскольку статистика преонов определяется распределением Ферми, то в результате приходим к модели:

Здесь — энергия, химический потенциал, температура системы и параметр модели соответственно. Все размерные величины в модели (12) имеют размерность МэВ. электрический ток преон ядерный На рис. 5 представлена бифуркационная диаграмма модели (12), по которой определяется правило заполнения оболочек. Мы предполагаем, что вся диаграмма в целом описывает ядерные и электронные оболочки. Действительно, как следует из данных, приведенных на рис. 5, существует два типа оболочек, которые соответствуют малой и большой величине параметра, а также два типа оболочек с малой и большой величиной отношения энергии к температуре при заданной величине параметра .

Отметим, что модель типа (12), исследованная в работах [26−27], была использована для моделирования хаоса в атомных ядрах [28], а также для обоснования правила заполнения кварковых и преоновых оболочек [15−16].

Рис. 5. Бифуркационная диаграмма модели (12) иллюстрирующая правило заполнения оболочек в атомах и в ядрах (оболочки выделены рамкой синего и красного цвета соответственно)???

Далее заметим, что в случае адиабатического расширения релятивистского газа фермионов выполняется соотношение. Отсюда находим Здесь параметры характеризуют состояние ядра. Следовательно, при заданной энергии среднее число частиц зависит от размера системы как Рассмотрим поведение скалярного потенциала заряженных частиц в системе преонов, образующих ядро. Для описания динамики преонов рассмотрим систему уравнений Дирака во внешнем электромагнитном поле, имеем систему уравнений Здесь обозначено — матрицы Дирака, параметры взаимодействия, 4-потенциал, волновая функция и эффективная масса поля преона a входящего в состав молекулы преонов b соответственно; - постоянная тонкой структуры, — сопряженный (по Эрмиту) вектор. Запишем уравнения квантовой электродинамики (15) для того случая, когда масса частиц, входящих в правую часть первого уравнения (15), стремится к нулю, а четырехмерный потенциал является постоянным. Тогда уравнение Дирака выполняется на любых решениях, для которых четырехмерный импульс частиц зависит только от четырехмерного потенциала в виде Запишем второе уравнение (15) в стандартной форме Учитывая связь импульса и четырехмерного потенциала (16), представим вектор тока в следующем виде Здесь — число частиц обладающих зарядом в единице объема.

Подставляя выражение тока (18) в уравнение (17), находим окончательно Отметим, что в этом случае уравнение Пуассона в электростатике сохраняет свой обычный вид. Действительно, используя (19), находим уравнение для скалярного потенциала.

Следовательно, мы показали, что классическое уравнение Пуассона выполняется и при наличии свободных зарядов преонов при условии выполнения уравнения (18).

Уравнение для векторного потенциала имеет вид Таким образом, одним из наблюдаемых следствий модели является возникновение эффективной массы у векторного поля, описывающего электромагнитное поле при наличии свободных зарядов преонов [.

Положим в уравнении (20).

Тогда общее решение уравнения (20), зависящее только от радиальной координаты и затухающее на бесконечности, имеет вид Выражение (23) на большом удалении от системы сводится либо к кулоновскому потенциалу, либо к потенциалу Юкава:

Двойственное поведение скалярного потенциала указывает на возможность моделирования в рамках одной модели процессов, которые связывают электронные и ядерные оболочки путем обмена частицами в реакциях бета-распада. Рассмотрим поведение векторного потенциала с эффективной массой в форме (22). В сферической системе координат векторный потенциал имеет в общем случае три компоненты. Наличие симметрии позволяет выделить решения, в которых отлична от нуля только одна компонента. В этом случае компонента векторного потенциала удовлетворяет уравнению, которое совпадает с аналогичным уравнением для скалярного потенциала. Отсюда находим решение, затухающее на бесконечности, которое с точностью до константы совпадает с выражением (23).

Отметим, что выражение (25) обладает установленным выше свойством (24). Таким образом, мы показали, что электромагнитные потенциалы распределения преонов вида (14) зависят от расстояния, от температуры и соотношения между энергией и химическим потенциалом системы. Полученные результаты позволяют объяснить многие известные эффекты, связанные с электропроводностью материалов, со взаимодействием проводников и магнитов, а также с возникновением электродвижущей силы при контакте металлов между собой и с раствором электролитов [1−7, 21, 29].

Сформулируем основные положения электродинамики преонов [9−10]:

токи преонов существуют в любом веществе, состоящим из атомов и молекул, а также в вакууме;

токи преонов существуют наряду с токами ионов и электронов;

носителями заряда в металлах и полупроводниках являются как электроны, так и преоны;

носителями заряда в электролитах являются как ионы, так и преоны;

градиенты температуры, химического потенциала и плотности вещества приводят к возникновению электродвижущей силы, что непосредственно следует из выражения (23);

существуют замкнутые элементарные токи преонов, которые обусловлены движением преонов в электронных и ядерных оболочках — см. выражение (25);

суперпозиция решений (23) и (25) позволяет объяснить совокупность явлений стационарного и квазистационарного электромагнитного поля [29] в рамках электродинамики Ампера [1] и теории электромагнитного поля Максвелла [21].