Изотопический спин, спин элементарной частицы (физика)

Авторитет, основанный на мнении тысячи, в вопросах науки не стоит искры разума у одного - единственного.

Галилео Галилей

Оглавление

• • 1 Изотопический спин в квантовой теории

  • 2 Изотопический спин и полевая теория элементарных частиц

  • 3 Что такое спин элементарной частицы?

Изотопический спин в квантовой теории

Под изотопическим спином (изоспином) понимается квантовое число определяющее число зарядовых состояний адронов. Так, например, считается, что протон и нейтрон (нуклоны) имеют одинаковый изотопический спин 1/2 и отличаются знаком проекции изотопического спина в особом изотопическом пространстве: когда проекция изотопического спина равна +1/2, нуклон становится протоном, а когда равна -1/2, нуклон становится нейтроном. Такая пара элементарных частиц называется изодублетом.

Второй пример для тройки (изотриплет) элементарных частиц пионов для них считается, что изотопический спин равен 1 и получаются три проекции изотопического спина в особом изотопическом пространстве: +1, 0, -1, что соответствует пи⁺-мезону, пи⁰-мезону и пи^--мезону.

Число элементарных частиц с изотопическим спином I в таком изотопическом мультиплете равно 2I+1.(Изодублет, изотриплет и т.д. называются изотопическими мультиплетами.)

C точки зрения гипотетического сильного взаимодействия, протон и нейтрон (равно как и тройка пионов) являются одинаковыми частицами, что выражает свойство изотопической инвариантности сильного взаимодействия. Считается что разница между элементарными частицами обусловлена электромагнитными взаимодействиями.

В квантовой механике уже есть квантовое число с аналогичными свойствами - спин, поэтому по аналогии и было введено новое квантовое число элементарных частиц - изотопический спин. Утверждается, что им обладает каждая элементарная частица.

Утверждается, что изотопический спин сохраняется во всех процессах обусловленных гипотетическим сильным взаимодействием и нарушается в электромагнитном и гипотетическом слабом взаимодействиях.

Изотопический спин и полевая теория элементарных частиц

Полевая теория элементарных частиц систематизирует элементарные частицы не по близости масс покоя - а по квантовым числам. В каждой элементарной частице есть квантовое число напрямую связанное со спином - это квантовое число L (отвечающее за распределение элементарных частиц на группы). Оно также имеет 2L+1 проекцию в соответствии с квантовой механикой - но это получаются не элементарные частицы а подгруппы. Для того чтобы перейти от подгрупп к самим элементарным частицам необходимо добавить классическую электродинамику с ее 4 возможными поляризациями электромагнитного поля (в плоскости электрической составляющей - заряженные элементарные частицы/античастицы, в плоскости магнитной составляющей - нейтральные частицы/античастицы, при нулевом спине нейтральные частицы тождественны античастицам).

Похоже на изотопический спин, но не так. Ну а с точки зрения полевой теории элементарных частиц гипотетических сильных и гипотетических слабых взаимодействий в природе нет, как и нет изотопического спина.

Что такое спин элементарной частицы?

А теперь точка зрения физики 21 века:

• • 1. Согласно полевой теории элементарных частиц, внутри элементарной частицы (кроме фотона) вращается волновое переменное электромагнитное поле, создающее ее волновые свойства.

  • 2. Согласно классической электродинамики, это переменное электромагнитное поле элементарной частицы обладает внутренней энергией.

  • 3. Согласно формуле Эйнштейна, эта энергия обладает массой.

  • 4. Согласно законам механики, вращающаяся масса обладает вращательным моментом.

  • 5. Поскольку эта масса вращается со средней скоростью, равной скорости света, внутри элементарных частиц не работает специальная теория относительности (СТО).

  • 6. В соответствии с квантовой механикой, данный вращательный момент (L) квантуется кратно ħ/2 аналогично спину (J) элементарных частиц.

  • L = 0; ¹/₂; 1; ³/₂; 2; ⁵/₂; 3; ...

  • 7. Согласно полевой теории элементарных частиц, спин (J) элементарной частицы является внешним проявлением ее внутреннего вращательного момента (L)

    • J=1-L;(L<=1)

    • J=L-1;(L>=1)

  • Поэтому в спектре элементарных частиц имеются две группировки с одинаковой величиной спина ħ/2, но различающиеся свойствами это лептоны и барионы.

  • Разберемся с последним утверждением.

С точки зрения Классической механики мы должны наблюдать весь вращательный момент (L) элементарной частицы. Но в микромире работает не Классическая механика - а Квантовая механика, отражающая волновые свойства переменного электромагнитного поля, имеющегося у каждой элементарной частицы.

В микромире нет точечных масс и того, что насочиняли математические СКАЗКИ 20 века, а есть электромагнитные поля, как переменные, так и постоянные. Фотон - одиночная электромагнитная волна переменного электромагнитного поля обладает единичным спином (в тоже время квантовое число L для фотона равно нулю), а вращающейся массы внутри фотона нет. В то же время, вращающаяся электромагнитная волна переменного электромагнитного поля имеется внутри каждой элементарной частицы (кроме фотона - там волна прямолинейная и не вращается) и она дает единичный спин - ту единицу, которая остается скрытой для внешнего наблюдателя, измеряющего спин всей элементарной частицы (с помощью Квантовой механики).

А ведь элементарная частица может находиться и в возбужденном состоянии с дополнительным вращательным моментом (V), величина спина такого состояния будет иной (см. полевая теория элементарных частиц).

Таким образом, спин основного состояния элементарной частицы - это наблюдаемая внешним наблюдателем часть внутреннего вращательного момента элементарной частицы, находящейся в основном (не возбужденном) состоянии, создаваемого его вращающимся волновым переменным электромагнитным полем, в соответствии с Квантовой механикой, или (в общем виде) то, что видит внешний наблюдатель от вращательных моментов элементарной частицы с помощью Квантовой механики.

Между тем, что видит внешний наблюдатель, и действительностью есть разница, определяемая законами физики - законами природы. То, что мы видим - это всего лишь точка зрения, а не истина. В данном случае это точка зрения Квантовой механики. У последней есть как плюсы, так и неточности (расхождения с действительностью). Если бы создатели Волновой механики, получившей впоследствии название Квантовой механики, выбрали в качестве точки отсчета спина (нуля) спин фотона, внутри которого масса прямолинейно движется, а не поперечно вращается, тогда смогли бы:

• • увидеть внутренний вращательный момент элементарных частиц,

  • обнаружить внутри элементарных частиц вращающееся волновое переменное электромагнитное поле,

  • получить правильный спектр основных состояний элементарных частиц,

  • получить правильный спектр возбужденных состояний элементарных частиц,

  • совершить открытие, в шаге от которого они находились.

Но было выбрано неверное начало координат, в результате Квантовую механику перекосило - она стала всюду видеть квантовую природу, и ей пришлось выдумать виртуальные частицы, кварки, глюоны, гравитоны, бозон Хиггса, ... . В итоге физика 20 века скатилась в мир математических СКАЗОК, породив огромное множество абстрактных теоретических построений, изучающих что-то свое, независимо от существования или отсутствия этого в природе, которые не прочь выдавать себя за "высшие" достижения науки и в 21 веке. Возможно это выдающиеся достижения математики, но причем здесь физика - наука о природе.

Спасибо, что оставили мне возможность совершить два крупнейших открытия физики 21 века: Полевую теорию элементарных частиц и Теорию гравитации элементарных частиц, а также кучку более мелких открытий в физике и не только - я свой единственный шанс, возникающий раз в сто лет, НЕ УПУСТИЛ. Что касаемо издательств, зарабатывающих на публикации научных статей - печатаются те, у кого есть деньги, а не те, у кого есть идеи. - Капитализм в действии. "Хотели как лучше, а получилось как всегда".

Владимир Горунович