Читать онлайн «Баллистическая теория Ритца и картина мироздания». Страница 98

Причину такой "магичности" числа восемь легко понять. Ведь 8=23: именно восемь частиц образуют куб, размещаясь в его вершинах. Видно, так устроен и октон: из чередующихся в углах кубика четырёх электронов и четырёх позитронов. Заметим, что ещё И. Ленгмюр допустил способность восьми электронов, расположенных в атоме в вершинах куба, образовывать сверхстабильную структуру, чем объяснил периодичное повторение свойств элементов и апатичность инертных газов, с их целиком заполненными куб-оболочками (Рис. 106). Зато квантовая физика так и не объяснила толком, почему групп элементов ровно восемь. И лишь кристаллическая модель атома позволяет обосновать избранность восьмёрки, поскольку восьмивершинный куб и параллелепипед — это самая распространённая и простая форма кристаллической ячейки.

Осталось выяснить, почему стабильным оказывается и гаммон, — частица с массой в 66 электронных. Если дело в устойчивости кристаллической структуры, то причина, возможно, в близости 66 к 64=43. Иными словами, 64 частицы составляют куб с ребром в 4 частицы. И он тоже будет стабильным, поскольку электроны и позитроны стали бы в нём чередоваться, словно положительные и отрицательные ионы в кубическом кристалле соли (Рис. 119). Таким образом, гаммон должен состоять из 32-х электронов и 32-х позитронов. Правда, непонятно, откуда берутся в гаммоне две дополнительные единицы массы. Но, учитывая, что масса его рассчитана теоретически, а не измерена в опыте, вполне может статься, что реальная масса — именно 64. К тому же, надо учесть, что взаимодействие электронов и позитронов, их сближение и движение отдельных частиц может приводить к неточному измерению их общей массы (§ 3.18).

Рис. 119. Строение октона и гаммона, составленных из чередующихся электронов и позитронов.

Раз мюоны и пионы — составные, то все прочие частицы, представленные их наборами, можно представить и в виде сочетаний более простых частиц. Поэтому, пользуясь прежними таблицами (Таблица 2 и Таблица 3, учтённые в колонке I) и тем, что μ=3Г+О, π0=4Г, а π—= 4Г+О, можно нарисовать более полную и точную картину микромира (Таблица 4), изображая все частицы в виде наборов гаммонов и октонов (колонка II). В таком представлении минусовые массы окончательно исчезают. Так, K+-мезон состоит из 14 гаммонов и 5 октонов, что даёт для него M= 66·14+8·5= 964 (реально M= 966). K0-мезон построен из 14 гаммонов и 6 октонов, откуда M=66·14+8·6= 972 (реально M= 974). Неточность возникает от округления масс гаммона и октона до ближайшего целого числа и неучтённых масс электронов и позитронов, дополняющих комбинацию. Но грубо массу любой частицы можно искать по формуле M=66x+8у, где x и y — это числа гаммонов и октонов в частице.

Итак, все типы частиц можно представить в виде сочетания двух основных: гаммонов Г (с M=66) и октонов О (с M=8–9), дополненных иногда, для баланса заряда, электроном или позитроном. Существование гаммонов подтверждают реакции распада пионов, где бесследно исчезает масса, кратная 66 (Рис. 116). А реальность октонов следует из распада мюонов и того, что в семействах частиц (Таблица 4, выделены серым) массы M разнятся в среднем как раз на 8,5 единиц. Похоже, гаммоны и октоны, подобно нуклонам в ядре, выстраиваются в некие пространственные структуры, что объясняет стабильность одних частиц и нестабильность других. Мерой стабильности будет, как везде, степень симметрии, совершенства частицы, близости её к правильным геометрическим телам [21]. Частицы, структура которых несовершенна, — нестабильны и быстро распадаются. Так, и в природе: прочнее всего, тела, имеющие совершенную, кристаллическую форму. Менее прочны кристаллы с дефектами структуры. Наконец, наименее прочны аморфные тела. Всё это хорошо видно на примере кварца, кварцевого стекла и обычного стекла.

Более стабильны сочетания, в которых число частиц равно кубу или квадрату целого числа (Рис. 120). Взять, к примеру, гаммоны или октоны, построенные, соответственно, из 64 и 8 частиц. Так же, и пионы, состоящие из 4-х гаммонов, образующих квадрат 2x2, живут заметное по меркам микромира время. По той же причине, достаточно стабилен η-мезон, составленный из 4x4=16 гаммонов. Наиболее симметричен протон: в нём 27=33 гаммонов. Поэтому протон — одна из немногих стабильных частиц. Другая частица, у которой число гаммонов равно кубу, — это Λ+-гиперон: 64=43 (Таблица 5). Вот почему эта частица, несмотря на большую массу, при которой стабильность обычно мала, обладает, всё же, заметным временем жизни.

Рис. 120. Возможная структура элементарных частиц, состоящих из гаммонов, в свою очередь образованных электронами и позитронами.

Пользуясь этим, можно предсказать новые частицы. Особая стабильность должна отличать частицу из восьми гаммонов, образующих куб, поэтому назовём её "кубоном", обозначив буквой "C" (Рис. 120). Однако, такая частица с M=66·8=528 до сих пор не открыта. Возможно, причиной тому её нейтральность и стабильность (от кубической структуры), что мешает её обнаружить, как и гаммоны с октонами. Правда, согласно книге Д. Данина [43], в арагацкой высокогорной обсерватории среди космических лучей некогда уверенно регистрировали частицы с массами около 300, 500 и 1000 электронных. Частицы с массой около 300 (π-мезоны) и 1000 (K-мезоны) действительно были впоследствии открыты. Однако частицы с M порядка 500 до сих пор не найдены. Так, может, это были кубоны? Их существование подтверждает и распад η-мезона, который при делении на два заряженных пиона, бесследно теряет в весе как раз массу 528. Не кубон ли её уносит?

Такой кристаллический подход к объяснению стабильности частиц позволяет понять, почему из всех частиц наиболее стабилен, прочен и долгоживуч протон. Таблица 4 сразу даёт на это ответ: только у протона число гаммонов x=27 составляет куб целого числа: 27=33. По-видимому, эти 27 гаммонов складываются в правильный куб, вроде кубика Рубика, тоже состоящего из 27 мелких кубиков. Что же касается шести октонов, то они, вероятно, выполняют в этом кубе связующую функцию (подобно тому, как в кубике Рубика есть шесть сцепляющих кубики шарниров) или располагаются на шести его гранях. Таким образом, лёгкие октоны могут играть внутри частиц ту же роль, что нейтроны в ядрах, будучи связующим звеном, цементом, прокладкой между блоками частиц. Могут они выполнять и функции гнезда, в котором крепко сидят электроны и позитроны, придающие частицам заряд. Учитывая сказанное, можно узнать строение и всех прочих частиц, сложенных из кубиков, наподобие игрушечных зданий (Рис. 121). Таким образом, частицы должны выглядеть не как шарики, а иметь углы, грани, кромки, совсем как кристаллы. Микромиру, равно как объектам макро-, да и мегамира, свойственно кристаллическое, ячеистое, клеточное строение!

Рис. 121. Возможное строение протона и пионов, построенных из сотен электронов и позитронов, как кристаллы соли — из ионов Na+ и Cl-.

Стоит отметить, что из одного и того же числа гаммонов и октонов, по-разному их соединяя, можно составить несколько устойчивых конструкций. Возможно, поэтому частицы данной массы и заряда встречаются в нескольких вариантах. Точно так же, и ядра, имеющие одинаковый протон-нейтронный состав, могут иметь разные свойства и периоды полураспада за счёт разного пространственного размещения в них протонов и нейтронов (§ 3.6). Так же, и в химии у молекул может быть идентичный атомный состав, но разные свойства. Химические свойства молекулы зависят не только от того, какие её составляют атомы, но и от того, в каком порядке они располагаются и какие пространственные структуры образуют, как было открыто ещё русским химиком А. Бутлеровым, и как было предсказано ещё до н. э. Демокритом и Лукрецием (§ 5.16). Это явление получило название изомерии, а частицы одинакового состава, но разных свойств были названы изомерами. Точно так же, как у молекул, есть изомеры у ядер (§ 3.6) и элементарных частиц. Так, K0-мезоны состоят из двух сортов частиц: K0S и K0L [86]. Равенство их масс, зарядов и магнитных моментов говорит об идентичности их электрон-позитронного состава, но располагаются электроны и позитроны в изомерах по-разному, что и ведёт к различию их свойств (времён жизни и типов распада). Возможен и такой случай, когда электроны и позитроны образуют одинаковые, но зеркально симметричные частицы, — зеркальные изомеры, также известные у органических молекул, например, у сахара, — как было открыто ещё Л. Пастером. Возможно, существование, в разной пропорции, правых и левых зеркальных изомеров частиц — ответственно за преимущественное испускание продуктов распада частиц в неком избранном направлении (§ 3.11).