Праон

Прао́ны — общее название для семейства гипотетических частиц, состоящее из нейтральных n-праонов и положительно заряженных p-праонов. В теории бесконечной вложенности материи праоны подобны по своим свойствам нуклонам, то есть нейтрону и протону. Для оценки свойств праонов используется подобие уровней материи. Предполагается, что праоны состоят из граонов аналогично тому, как нуклоны состоят из праонов, а нейтронные звёзды состоят из нуклонов. Ультрарелятивистские потоки заряженных праонов являются одной из компонент электрогравитационного вакуума, которые наряду с потоками граонов ответственны за возникновение гравитации и электромагнитного взаимодействия.

Происхождение

Если исходить из того, что SPФ-симметрия справедлива на всех уровнях материи, то законы природы действуют на этих уровнях одинаковым образом. Отсюда можно предположить, что как нуклоны образуют обычное вещество, так и праоны являются основой вещества, из которого состоят нуклоны, электроны и другие частицы. В типичной нейтронной звезде содержится приблизительно Ф = 1,62∙10⁵⁷ нуклонов, и столько же ожидается праонов внутри каждого нуклона. Это позволяет понять, почему при столкновениях в ускорителях нуклонов с частицами самой большой энергии продукты распада ведут себя как струи жидкой плазмы, и какие-то достаточно крупные частицы типа партонов или отдельных кварков не обнаруживаются. Предполагается, что 61% всех праонов во Вселенной входит в состав нуклонов, а 39% образуют тёмное вещество, в том числе входят в состав нюонов.

В целом можно говорить о волне эволюции материи во Вселенной. Типичный сценарий возникновения нейтронной звезды таков: вначале под действием гравитации происходит сжатие большого газового облака, в котором возникают первичные звёзды. Эволюция звезды достаточной массы заканчивается сверхновой и рождением нейтронной звезды, а маломассивные звёзды превращаются в белые карлики. Таким образом, ещё до появления компактных остатков звёзд должно было существовать вещество в виде газа. Аналогично можно представить, что существование вещества из праонов в виде газа привело в конце концов к образованию вещества из нуклонов типа водородных газовых облаков. Волна эволюции в таком случае движется в направлении от низших уровней материи к высшим уровням материи, от мельчайших частиц типа граонов к праонам, затем к нуклонам, нейтронным звёздам и к ещё более крупным объектам. Поскольку каждый основной уровень материи порождает свои собственные потоки релятивистских частиц и волновые кванты, генерирующие фундаментальные взаимодействия типа гравитации и электромагнетизма на основе механизма гравитации Лесажа, то волна эволюции относится и к фундаментальным взаимодействиям. Это означает, что возникновение объектов некоторого уровня материи будет невозможно, если отсутствуют достаточно большие количества частиц низших уровней материи и порождаемые ими потоки релятивистских частиц, делающие свой вклад в многокомпонентное силовое вакуумное поле.

Свойства

Типичная нейтронная звезда имеет массу 1,35 солнечных масс, радиус порядка 12 км, а характерная скорость движения частиц в такой звезде достигает величины 0,23 скорости света. Разделив эти значения на соответствующие значения для протона, находим коэффициенты подобия: по массе Ф = 1,62∙10⁵⁷ , по размерам Р = 1,4∙10¹⁹ , по скорости S = 2,3∙10⁻¹ . В первом приближении можно считать, что такие же коэффициенты подобия по массе и размерам справедливы и для связи между праонами и нуклонами. Отсюда определяется масса праона $~ m_{pr} =1 \cdot 10^{-84}$ кг, и его радиус $~ r_{pr} =6,2 \cdot 10^{-35}$ м, при этом был использован радиус протона $~ r_{p} =8,73 \cdot 10^{-16}$ м. С помощью массы и радиуса праона можно оценить среднюю плотность его вещества $~ \rho_{pr} =1 \cdot 10^{18}$ кг/м³ .

Характерная скорость для частиц вещества внутри протона и праона достаточно близка к скорости света. В этом случае вместо скорости частиц удобно использовать их фактор Лоренца. В  релятивистской однородной модели существует формула для зависимости фактора Лоренца от текущего радиуса внутри системы частиц сферической формы, удерживаемой в равновесии силой гравитации и силой внутреннего давления: $$~ \gamma' = \frac {c \gamma_c }{r \sqrt {4 \pi \eta \rho_0}} \sin \left(\frac {r}{c} \sqrt {4 \pi \eta \rho_0} \right) \approx \gamma_c - \frac {2 \pi \eta \rho_0 r^2 \gamma_c }{3 c^2 }, \qquad\qquad (1)$$

где $~ c$ — скорость света, $~ \gamma_c$ — лоренц-фактор частиц в центре сферы, $~ r$ — текущий радиус, $~ \rho_0$ — инвариантная плотность массы частиц системы, $~ \eta$ — коэффициент поля ускорений.

В таких объектах, как нейтронная звезда, протон, а также праон, средняя плотность массы не сильно отличается от центральной плотности массы, так что данная формула должна давать верный порядок величины фактора Лоренца. Используем теперь выражение для массы покоя сферического тела: $$~ m_b = \frac {c^2 \gamma_c }{\eta } \left[\frac {c}{\sqrt {4 \pi \eta \rho_0 }} \sin \left(\frac {a}{c} \sqrt {4 \pi \eta \rho_0 } \right) - a \cos \left(\frac {a}{c} \sqrt {4 \pi \eta \rho_0 }\right) \right] . \qquad\qquad (2)$$

Если подставить сюда вместо $~ m_b$ массу нейтронной звезды, вместо $~ a$ подставить радиус звезды, вместо $~ \rho_0$ использовать среднюю плотность массы, а также учесть равенство $~ \eta \approx \frac {3 G}{5}$, где $~ G$ есть гравитационная постоянная, то можно вычислить фактор Лоренца нуклонов в центре звезды: $~ \gamma_c = 1,04$. Аналогичный подход можно применить к протону с тем отличием, что вместо обычной гравитационной постоянной следует использовать постоянную сильной гравитации $G_a = 1,514 \cdot 10^{29}$ м³•с^–2•кг^–1. Так получается, что в центре протона фактор Лоренца для находящихся там праонов равен 1,9. Наконец, для праона необходимо использовать гравитационную постоянную $~ G_{pr}$, действующую на его уровне материи.

Для оценки этой постоянной можно применить соотношения подобия между уровнями праонов и нуклонов: $~ \frac { G_a }{ G_{pr} } = \frac { P S^2}{ \Phi }$. Отсюда следует значение праонной гравитационной постоянной $~ G_{pr}= 3,3 \cdot 10^{68}$ м³•с^–2•кг^–1. После подстановки в (2) массы, радиуса и плотности праона, с учётом равенства $~ \eta \approx \frac {3 G_{pr}}{5}$, находится фактор Лоренца граонов в центре праона, приблизительно равный 64 .

Типичный момент импульса на каждом уровне материи задаётся постоянной Дирака. Для компактных звёзд $~\hbar_s = \hbar \Phi P S =5,5 \cdot 10^{41}$ Дж∙с, для уровня материи нуклонов $~ \hbar =1,054 \cdot 10^{-34}$ Дж∙с, причём квантовый спин нуклона равен $~ \hbar /2$. Для оценки постоянной Дирака $~ \hbar_{pr}$ на уровне праонов применимо соотношение подобия: $~ \frac { \hbar }{ \hbar_{pr}} = \Phi P S$. Отсюда получается $~ \hbar_{pr}= 2 \cdot 10^{-110}$ Дж∙с.

Постоянная Больцмана для уровня праонов определяется выражением: $~ k_{pr} = \frac {k}{ \Phi S^2} = 1,6 \cdot 10^{-79}$ Дж/К , где $~ k$ – постоянная Больцмана.

Для постоянной сильной гравитации справедливо соотношение: $$G_a = \frac{e^2}{4 \pi \varepsilon_{0} m_p m_e } = \frac{e^2 \beta}{4 \pi \varepsilon_{0} m^2_p },$$

где $~e$ – элементарный заряд, $~\varepsilon_{0}$ – электрическая постоянная, $~ m_p$ – масса протона, $~ m_e$ – масса электрона, $~ \beta = \frac { m_p }{ m_e }= 1836,152$ – отношение массы протона к массе электрона. На уровне праонов имеем аналогично: $$G_{pr} = \frac{ q^2_{pr}\beta}{4 \pi \varepsilon_{0} m^2_{pr} }.$$

Отсюда находится заряд праона $~ q_{pr} = 4,6 \cdot 10^{-57}$ Кл. Если же использовать теорию подобия, то заряд праона выражается через заряд протона (элементарный заряд) и коэффициенты подобия так: $~ q_{pr} = \frac { e }{ S \sqrt {\Phi P }}= 4,6 \cdot 10^{-57}$ Кл.

По аналогии со свободным нейтроном, который в течение $~ t_n = 880,1$ секунд испытывает бета-распад, можно оценить время жизни $~ t_{pr}$ свободного нейтрального n-праона. Для этого можно использовать соотношение подобия $~ \frac { t_n }{ t_{pr} } = \frac { P }{ S }$, что даёт $~ t_{pr}= 1,4 \cdot 10^{-17}$ секунд.

Волновые кванты

Предполагается, что праоны не только являются строительным материалом для нуклонов и электронов, образующих вещество, но и формируют состав всех адронов и лептонов. Более того, такие волновые кванты, как фотоны, также должны состоять из праонов. При переходе возбуждённого электрона в атоме в состояние с меньшей энергией центр электронного облака сдвинут относительно ядра, что приводит к квантовому спину электрона (смотри субстанциональная модель электрона). При этом возникает периодическое электромагнитное поле вращающегося электрона, действующее на потоки праонов вакуумного поля и формирующее из них фотон. В субстанциональной модели фотона праоны тесно связаны сильной гравитацией и образуют достаточно жёсткую волновую структуру фотона, вращающуюся при своём движении. Для случая перехода электрона со второго на первый уровень в атоме водорода, когда излучается фотон с угловой частотой $~ \omega = 1,54946 \cdot 10^{16}$ с⁻¹ в серии Лаймана, суммарная масса покоя всех праонов такого фотона получается равной $~ m_{ph} = 1,6 \cdot 10^{-42}$ кг. Если разделить массу $~ m_{ph}$ на массу покоя одного праона $~ m_{pr} =1 \cdot 10^{-84}$ кг, можно оценить количество праонов в данном фотоне: $~ N_{ph} = 1,6 \cdot 10^{42}$.

Рассмотрим теперь электронное антинейтрино, излучаемое при бета-распаде нейтрона. Если из энергии покоящегося нейтрона вычесть энергию покоя протона и электрона, возникающих при распаде, то полученная энергия будет равна энергии антинейтрино, к которой надо ещё добавить сумму кинетических энергий электрона и протона. В предельном случае сумма кинетических энергий электрона и протона минимальна, а энергия антинейтрино достигает максимально возможного значения $~ E_{an} = 782,318$ кэВ или $~ 1,253412 \cdot 10^{-13}$ Дж. Если через $~ m_{ an }$ обозначить суммарную массу покоя всех частиц, составляющих антинейтрино, то для энергии антинейтрино можно записать: $~ E_{an} = \gamma m_{ an } c^2$, где $~ c$ есть скорость света. Отсюда при факторе Лоренца, равном $~\gamma = 1,9 \cdot 10^{11}$ как в случае с фотоном, можно оценить массу антинейтрино: $~ m_{ an } = 7,3 \cdot 10^{-42}$ кг. Получается, что масса всех частиц данного антинейтрино в 4,6 раз превосходит массу праонов в фотоне, излучаемом в атоме водорода при угловой частоте $~ \omega = 1,54946 \cdot 10^{16}$ с⁻¹ в серии Лаймана.

Согласно субстанциональной модели нейтрона, электронное антинейтрино, излучаемое из нейтрона при его бета-распаде, формируется из праантинейтрино и пранейтрино, возникающих соответственно при бета-распаде n-праонов, входящих в состав нейтрона, и при захвате праэлектронов p-праонами, то есть в в реакциях слабого взаимодействия, но уже на уровне материи праонов. Это означает, что электронное антинейтрино состоит из множественных параллельных потоков граонов вакуумного поля, причём каждый такой поток формируется в тот момент, когда соответствующий праон нейтрона преобразуется в реакции слабого взаимодействия. Параллельность потоков граонов связана с тем, что магнитные моменты праонов внутри нейтрона ориентированы сильным магнитным полем нейтрона. По своей форме антинейтрино представляет собой движущийся со скоростью света объект цилиндрической формы с поперечным сечением, равным сечению нейтрона. Правая спиральность антинейтрино означает, что потоки граонов закручиваются вправо относительно направления движения антинейтрино, которое совпадает с направлением спина распадающегося нейтрона. Стабильность антинейтрино поддерживается сильной гравитацией, действующей на уровне граонов, и электромагнитными силами.

Предполагается, что время излучения антинейтрино при распаде свободного нейтрона должно быть сравнимо с временем жизни свободных n-праонов $~ t_{pr}= 1,4 \cdot 10^{-17}$ секунд.

Для сравнения можно рассмотреть процесс образования нейтронной звезды при сверхновой, происходящий с излучением потоков нейтрино и антинейтрино общей длительностью порядка $~ t_s = 10$ секунд. На уровне материи нуклонов такой процесс можно рассматривать как образование нейтрона, с излучением потоков праантинейтрино и пранейтрино. Время излучения оценивается величиной $~ \frac { t_s S }{ P }= 1,6 \cdot 10^{-19}$ секунд при $~ S = 0,23$.

Отсюда видно, что структуры фотона и антинейтрино совершенно различны, они отличаются также составом своих основных частиц. Будучи состоящими из мельчайших по величине граонов, нейтрино и антинейтрино имеют экстремально высокую проникающую способность, несмотря на то, что имеют сопоставимые с фотонами энергии и массы покоя.

См. также

• Нюон
• Преон
• Партон
• Кварк
• Модель кварковых квазичастиц
• Субстанциональная модель электрона
• Субстанциональная модель протона
• Субстанциональная модель нейтрона
• Субстанциональная модель фотона
• Электрогравитационный вакуум

Внешние ссылки

• Praon