§ 3.15 Загадка нейтрино и слабого взаимодействия

§ 3.15 Загадка нейтрино и слабого взаимодействия

Свойства нейтрино, рассмотренные на основе эмиссионной теории должны отличаться от наших нынешних о них представлениях. К примеру, Ритц предлагал возможные качественные объяснения непрерывного спектра ?-распада [9, с. 418]. Основная идея состояла в том, что, если электрон обладает осью симметрии, то электромагнитная сила, выбившая его из ядра, должна по его теории меняться в зависимости от ориентации электрона. Иными словами, энергия электрона изменялась бы в зависимости от его поляризации. (Этот факт был недавно обнаружен.) Понятно, что при таком взгляде на вещи "нейтрино Ритца" могло бы отличаться от того, которое известно нам. Следовательно, наше истолкование экспериментов по распаду мезонов могло бы быть иным.

Дж. Г. Фокс, "Свидетельства против эмиссионных теорий" [2]

В настоящее время многие подвергают сомнению реальность открытого Вольфгангом Паули нейтрино, — всепроницающей и летящей со световой скоростью нейтральной частицы, имеющей массу много меньше массы электрона. Слишком уж странно выглядит эта гипотетическая частица, неуловимая, словно кварки, которых никто не наблюдал. И, в точности как для кварков, было придумано несколько сортов нейтрино, когда стало ясно, что одним обойтись не удастся.

Рассмотрим, что привело учёных к гипотезе нейтрино, для чего изучим строение и распад нейтрона. Ведь поводом к открытию нейтрино послужили именно реакции распада нейтрона и ?-распада ядер, где один нейтрон, испуская электрон, превращался в протон. Из этого распада следует, что нейтрон n состоит из протона p и электрона e (Рис. 133), равно как распад молекулы воды на водород и кислород при электролизе означает, что вода состоит из этих элементов. Однако, учёные отрицают, что в нейтронах есть протоны или электроны, упирая на то, что магнитный момент электрона много больше, чем у нейтрона и протона: сумма моментов e и p не даёт момент нейтрона. Но, в действительности, если протон (и нейтрон) состоит из многих электронов и позитронов (§ 3.9), их магнитные моменты вполне могут гасить друг друга, почти обнуляя момент протона. Совсем как заряды e⁺ и e^- нейтрализуются при слиянии, так же почти исчезают их магнитные моменты, направленные противоположно. Электрон вполне может быть частью нейтрона, если и протон — составная частица из сотен e⁺ и e^- (Рис. 120, Рис. 121, Рис. 123).

Рис. 133. Деление нейтрона n на протон p, электрон e и остаточную частицу o, которую считали нейтрино.

Надо также учесть, что при распаде нейтрона, кроме протона и электрона, возникает ещё одна частица со своим магнитным моментом. Это следует из того, что энергия электрона в ?-распаде принимает разные значения, хотя, по закону сохранения импульса, энергия распада должна делиться между протоном и электроном в постоянной пропорции [135]. Поэтому, Паули предположил образование неизвестной нейтральной трудноуловимой частицы, уносящей часть энергии. Полагали, что это нейтрино — нейтральная частица с массой, много меньшей массы электрона. Но, если нейтрон сложен из элементарных кирпичиков e⁺ и e^-, то осколки, на которые он делится, должны состоять из тех же кирпичиков и иметь массу M ? m_e. Таковы электрон и протон, такова, значит, и вылетающая из нейтрона частица. Выходит, это не нейтрино, а, вероятно, другая, часто возникающая в распадах нейтральная и трудноуловимая частица — гамма-мезон, или гаммон Г, имеющий нулевой заряд и массу в 66 электронных.

Рис. 134. Строение пи-мезона и его распад с указанием масс частиц.

И, точно, как видели (§ 3.9), в реакциях, где, как полагали физики, возникало нейтрино, — при распаде пиона на мюон или мюона на электрон, рождались гаммоны (Рис. 134, Рис. 135). Именно невидимые, трудноуловимые нейтральные гаммоны скрыто уносили в этих реакциях массу, кратную 66m_e. Но у нейтрона масса почти равна массе протона: их разница составляет не 66m_e, а лишь 2,5m_e. Впрочем, возможно, что массу нейтрона нашли неверно. Ведь нейтральные частицы не взвесишь электромагнитными весами, — их массы находят косвенно, из баланса энергий в распадах. При этом, пользуются ложными формулами специальной теории относительности (СТО). Получается порочный круг: формулы СТО дают ошибочную массу нейтрона, которая даёт дефект массы, что снова подтверждает СТО. А, ведь, прежде, когда массу нейтрона рассчитали, непосредственно измеряя скорости ядер после соударений с нейтронами, найденная масса оказалась равна 1,15 масс протона, с максимальной ошибкой в 10 % [55, 135]. То есть, даже в пределах ошибки, прямой метод не дал согласия с массой нейтрона, найденной из СТО. Объяснить это расхождение не смогли, хотя его причина очевидна: теория относительности ошибочна, как и найденная из неё масса нейтрона.

Рис. 135. Строение мю-мезона и его распад с указанием масс частиц.

Если масса нейтрона составляет около 1,15 масс протона, то нейтрон тяжелей на 0,15·1836=275m_e. Но это — масса ?⁰-мезона, эквивалентного четырём гаммонам. Итак, во всех распадах, где предполагали рождение безмассовых нейтрино, на деле возникают гаммоны с массой 66m_e. Они и уносят недостающую массу (Таблица 7). Было придумано целых три сорта нейтрино: электронное ?_e, мюонное ?_? и таонное ?_? [135]. Уже то, что под каждую реакцию выдумывали новый сорт нейтрино, доказывает их искусственность, нереальность. Проще вместо трёх разных, допустить одну частицу, — гаммон. В реакциях с мюоном ? возникает один гаммон, с электроном e — три-четыре Г, а с таоном ? — десятки. Потому, и опыты дали для масс "нейтрино" m(?_?)<m(?_e)<m(?_?) [135]. Гипотеза гаммонов объясняет и это, и "взаимопревращения" нейтрино.

Вывод о реальности гамма-мезонов (нейтральных частиц с массой в 66m_e) в классике следует из реакции распада ?-мезона. В камере Вильсона видно, как при распаде пиона из него вылетает мюон ?- с массой, на 66 единиц меньшей (Рис. 134). Он летит в ином направлении, чем ?- (треки частиц расходятся под углом). Значит, по закону сохранения импульса возникает ещё одна частица. Физики сочли, что это — нейтрино с почти нулевой массой. Но, из классического закона сохранения массы, — раз в реакции исчезает масса в 66m_e, то её должна уносить частица такой массы. То есть, образуется не призрачное нейтрино, а весомый гамма-мезон. Аналогично, при распаде ?-мезона видно, как вылетевший электрон меняет курс, значит, и здесь есть скрытая частица (Рис. 135). Раз масса электрона на 206 единиц меньше массы мюона, то невидимая частица — не пустое нейтрино, а тяжёлый конгломерат из трёх гаммонов и октона O, имеющих в сумме такой вес (§ 3.9). Полная пропажа массы при распаде пиона ?⁰ — тоже иллюзия: пион просто делится на 4 гаммона. Соударяясь с ядрами, гаммоны переводят их в возбуждённое состояние, и те испускают ?-излучение, наблюдаемое в распадах ?⁰. Нет пропажи массы и при аннигиляции, — слиянии электрона и позитрона: образуется лишь нейтральная частица (§ 1.16).

Если нейтрино Паули — это фикция, то что же, в таком случае, представляет собой обнаруженное в опытах нейтринное излучение, приходящее из космоса и ядерных реакторов? Чем вызывается распад нейтрона и какова природа слабого взаимодействия, вызывающего этот распад? Ответим на всё по порядку. Прежде всего, по поводу нейтринного излучения. Мы выяснили, что в ?-распаде образуются не невесомые нейтрино, а вполне материальные нейтральные частицы. Нейтрино же, по своим свойствам (огромной проникающей способности, массе много меньшей массы электрона и световой скорости распространения), более всего напоминает реоны. Они так же имеют ничтожную массу, в сравнении с электроном, выбрасываются им всегда со скоростью света и, при этом, легко проникают даже сквозь самые толстые слои вещества, неся к ним электрическое, магнитное и гравитационное воздействие. Интересно, что ещё на основании расчётов Менделеева, предложенных им в рамках молекулярно-кинетической теории для описания частиц-переносчиков света и электрического воздействия, некоторые физики пришли к выводу об эквивалентности этих частиц (реонов) и нейтрино [99].

Нейтрино очень слабо взаимодействует с веществом, потому и взаимодействие, вызывающее распад нейтрона, называют "слабым". Но сходство свойств нейтрино и реонов, или, даже, — их тождественность, наводят на мысль о том, что нейтринное излучение — это тоже электромагнитное излучение, переносимое всё теми же частицами-реонами. Именно поэтому, скорость нейтринного излучения равна световой. В частности, это было обнаружено в оптических вспышках сверхновых, которые сопровождаются одновременными вспышками нейтринного излучения, зарегистрированного нейтринными телескопами, что говорит о том, что излучения дошли до Земли за одно и то же время, двигаясь с примерно одинаковой скоростью. Судя по всему, механизм генерации нейтринного излучения в распаде нейтрона во многом аналогичен механизму ?-излучения при распаде ядер. Однако, частота нейтринного излучения — на много порядков выше. Поэтому, если даже ?-излучение обладает очень высокой проникающей способностью, проходя сквозь толстые листы свинца, то нейтринное излучение имеет ещё на порядки большую проникающую способность.

Интересно, что ещё Виктор Франц Гесс, открыв космические лучи, предполагал, что в нём содержится и некое ультра-гамма-излучение, тем самым предвосхитив открытие космического нейтринного излучения [163]. Однако, эту и другие гипотезы Гесса забыли, как и его самого, а слава исследователей космических лучей досталась учёным-кванторелятивистам, не имевшим к открытию космолучей никакого отношения. Справедливости ради, стоит отметить, что нейтринное излучение первоначально как раз и посчитали электромагнитным излучением, полагая, что именно оно уносит часть энергии в ?-распаде [135]. Но потом, под влиянием Паули и других физиков, эту гипотезу отвергли. Однако, в итоге физики, всё же, вернулись к ней (сама физика их заставила) и создали теорию электрослабого взаимодействия, объединяющего электромагнитное и слабое — в одно. Это было, по сути, и возвратом к гипотезе индуцированных нейтринным излучением распадов нейтронов (§ 3.14). Что же за силы вызывают распад нейтрона и некоторых других частиц? Эти силы называют "силами слабого взаимодействия", но природы их никто не знает.

Выше было показано, что магнитные, индукционные и гравитационные силы — это лишь частные проявления электрических. Так же, и ядерные силы, как нашли, имеют электрическую природу, будучи вызваны взаимодействием электронов и позитронов в ядрах. Кроме электромагнитного, гравитационного и сильного (ядерного) взаимодействий известно последнее, — слабое, ответственное за распад нейтрона и других частиц [45]. Судя по всему, эти распады тоже вызваны электрическими силами. Во-первых, электроны и позитроны, испытывая удары реонов и ареонов и отдачу, при их испускании, дёргаются, наподобие броуновских частиц (§ 3.14). Временами, силы ударов отдельных реонов, складываясь, могут превысить средние силы притяжения электронов к позитронам и вызвать распад частиц. Во-вторых, существует очень слабая сила W отталкивания электронов нейтральными частицами (Рис. 123, § 3.11). Видимо, это слабое отталкивание и ответственно за слабое взаимодействие, приводящее к распаду нейтронов, с образованием электронов и протонов. Оттого в нашем мире так много протонов и электронов, тогда как антипротоны и позитроны — крайне редки. В полном соответствии с опытами, сила W=2F?/r слабого взаимодействия по интенсивности — будет средней между электрическими силами F и гравитационными G=4F?²/r².