№ | Слайд | Текст |
1 |
 |
Нитевидная материя на встречных пучкахБ.У.Родионов К семидесятилетию Фангиля Ахмадгареевича Гареева – пионера глобального резонанса Национальный исследовательский ядерный университет (МИФИ) Кафедра экспериментальной ядерной физики и космофизики |
2 |
 |
Часть 1. Что нового может появиться на встречных пучках |
3 |
 |
Вихри кварк – глюонной плазмы |
4 |
 |
Магнитное взаимодействие в вихре строит кварковые нитиЗаряженный кварковый вихрь Кварковый магнит Растущая из плазмы кварковая нить Кварк- глюонная плазма |
5 |
 |
Кварк-глюонные вихри неограниченно удлинняются, захватывая кварки изатомных ядер окружающей среды |
6 |
 |
Насколько опасны кварковые вихриЧто можно потерять, а что - приобрести? |
7 |
 |
?Неизвестные виды материи и энергии Неизвестная тёмная материя Известная материя - менее 5% массы вселенной Неизвестная «тёмная» энергия |
8 |
 |
Сферические (обычные) и цилиндрические атомы - флюксыЯдра Длина цилиндра - флюкса не ограничена Электронные оболочки ядер |
9 |
 |
Формы нитевидной материиЦилиндрические нити с «надетыми» на них вращающимися заряженными частицами. Тороидальные колечки с «обмотками» из вращающихся заряженных частиц. Динамичное сочетание «цилиндров» с «торами», когда флюксовая нить, изгибаясь, формирует на каком-то своём участке колечко – «тор», а «колечко», распрямляясь, переходит в элемент «цилиндра». |
10 |
 |
Нейтральный (безэлектронный) вихрьВместе с u- кварками, вращающимися в одну сторону, d- кварки (или u и ?) могут вращаться в противоположную сторону. В случае полной компенсации зарядов кварков (когда, например, на один u- кварк приходятся два d-кварка) вихрь по кварковому составу алогичен нейтральным частицам и имеет нулевой линейный заряд. Такой нейтральный вихрь не имеет электронной оболочки. |
11 |
 |
Ядерные превращения на флюксахКвант магнитного потока в u-кварковом соленоиде Бозе-жидкость – электронная оболочка флюкса Слияние (синтез) обычных сферических атомных ядер Ферми- газ –электронная оболочка обычного сферического атома (уменьшена в тысячу раз) |
12 |
 |
Флюкс-якоряИз многочисленных узлов и сгущений нитей могут быть устроены флюксовые «якоря», «вмороженные» в твердое атомно-молекулярное вещество. Расстояние между частями «якоря» -свёрнутой в клубок нити – в этом случае меньше диаметра атомов (~ 10-8 см). |
13 |
 |
Часть 2. Нити в природе |
14 |
 |
Звездные флюкс-клубки - галактики |
15 |
 |
Гигантские облачные нити в атмосфереЦиклон |
16 |
 |
Грозовые флюкс-объекты |
17 |
 |
Торнадо (смерч)Грозовое облако Линейные и шаровые молнии Вращающийся флюкс-вихрь |
18 |
 |
Радиационно - плазменные шаровые молнииАтом Флюкс Магнитный кончик флюкса Силовые линии магнитного поля Плазма Ионизирующее излучение |
19 |
 |
«Холодные» шары ТеслыИзбыток водорода Флюкс-оболочка шара, расправившаяся под действием кулоновских сил Переносимый предмет |
20 |
 |
Флюкс - пинчСилы Ампера, стягивая фемтонити (флюксы) с одинаково направленными токами, могут создать в обычном веществе: Термоядерный канал Нейтронный канал Страпельку - strangelet Черную дыру Космическую струну |
21 |
 |
Атомно-плотные флюкс-слоиПлотность флюксов в атомно-плотной вате - Масса 1 куб.см флюкс-ваты - Площадь монослоя из 1 куб.см флюкс-ваты - Масса 1 кв.см монослоя атомно-плотной ваты ~ мг Радиус монослойной сферы из 1 куб.см ваты - Объем сферы 4?R3/3 ~ 105 м3 Грузоподъёмность сферы - |
22 |
 |
Часть 3. Исходные положения флюкс- модели |
23 |
 |
Квант магнитного потокаПусть в системе отсчёта, неподвижной относительно магнитного поля, вращается заряженная частица. На неё действуют силы - Лоренца fL = (v/c)?q?H и центробежная fC = ? ? mv?/r, где H – напряженность магнитного поля, v – скорость частицы, q – её электрический заряд, ? – Лоренц-фактор, m – масса и r – радиус вращения. Из равенства этих сил получаем Р = qrН, где Р – импульс частицы в энергетических единицах. Из условия квантования проекции момента импульса Pr/c = Lh на ось вращения частицы имеем ?r?· qH = ?chL и магнитный поток Ф = ?r?H = (?ch/q) ? L = Ф0L, где L = 1, 2, … Таким образом, магнитный поток Ф внутри круговой орбиты частицы состоит из целого числа элементарных квантов магнитного потока Ф0 = (?ch/q) |
24 |
 |
Всякий круговой ток заключает в себе целое число N квантов магнитногопотока Фо |
25 |
 |
ФлюксоидыЕсли электрический заряд частицы равен элементарному единичному заряду е, то такой квант магнитного потока называют (начиная с братьев Фрица и Гейнца Лондонов, с середины ХХ века) флюксоидом. Флюксоид имеет размерность электрического заряда, а его безразмерные выражения через элементарный заряд и постоянную тонкой структуры ?: Ф0 /е = (?ch/е?) = ?/? ? 430. Обобщение понятия флюксоида Ф* для любых частиц с электрическим зарядом q = е*: Ф* = (?ch/е*) = ?е*/?* = = ?е* ?*/ r* = 2??*/r*, здесь ?* - магнитный момент частицы, r* - её классический радиус, ?* - комптоновская длина. |
26 |
 |
«Флюксоидальность» волн де БройляПодставив в выражение для импульса Р = qrН величину напряженности магнитного поля Н = Фо/?r?, выраженную через радиус вращения r частицы единичного заряда и флюксоид Ф0, получим Р = еr ? (?ch/е)/(?r?) = ch/r или r = ch/Р = h/р = ?, то есть радиус вращения частицы около флюксоида равен её длине волны де Бройля ?. |
27 |
 |
«Электромагнитная» природа квантовой механикиФо «Вращение» частиц при их движении - грубая модель квантовомеханического (ментального) движения, доступная языку классической механики. |
28 |
 |
Магнитный поток соленоидаНапряженность магнитного поля Н внутри соленоида, длина которого существенно больше его радиуса r, Н = 4?j/с Здесь j = е*?*v/2?r - ток на единице длины соленоида, ?* - число вращающихся на единице длины со скоростью v одинаковых зарядов е*. Магнитный поток Ф = Н ? ?r? |
29 |
 |
Полная энергия вращающегося зарядаПри r = ? = Lсh/Р, где L – орбитальное квантовое число, ? – длина волны де Бройля, Р – импульс вращающейся частицы, находим величину магнитного потока Ф = Н ? ?r? = 2?L?*е*сh/Е, через полную энергию частиц Е = Р/?. Приравняв полученный магнитный поток целому числу N квантов ?о, получим Е = 2?*е*?(L/N). Таким образом, полная энергия Е каждого вращающегося заряда е* флюксоида квантована (L, N = 1, 2, 3, … ) и прямо пропорциональна числу зарядов на единице длины флюксоида ?*. |
30 |
 |
Часть 4. Электроные аналоги флюксов - вихри в сверхпроводниках |
31 |
 |
Куперовские парыЭнергия магнитной связи W двух одинаковых частиц с магнитным моментом ?: W ~ ??/d? = (е*h/2mс)?/d? , где d – расстояние между магнитными диполями, а m – их масса. Для двух электронов, находящихся на расстоянии порядка атомного (d ~ 10-8 см), W ~ 10-16 эрг ? 10-4 эВ. Это соответствует температуре частиц порядка 1 К, при которых в некоторых металлах электроны образуют куперовские пары и эти металлы становятся сверхпроводниками. |
32 |
 |
Критическое магнитное полеВ магнитном поле с напряженностью Н энергия переворота частицы со спином ? равна 2?Н. Сравнивая эту энергию с энергией, необходимой для переворота электрона и разрыва куперовской пары в сверхпроводящем металле, получим правильную оценку так называемого критического магнитного поля, разрушающего сверхпроводимость: Н ~ 10 кГс, магнитная индукция ~ 1 Тл. |
33 |
 |
Вихрь Абрикосова как сверхпроводящая трубкаВ вихре Абрикосова напряженность магнитного поля Н = Ф0 /?r? ? 105 Гс = 10 Тл (здесь r – радиус вихря Абрикосова). Поскольку магнитное поле внутри вихря больше критического, куперовские пары там отсутствуют, и сверхпроводимость внутри вихря Абрикосова разрушена. |
34 |
 |
Критическая плотность вихрей АбрикосоваПоскольку вихрь Абрикосова в нашей квазиклассической модели представляет собой электронную вихревую трубку, внутри которой нет вращающихся электронных пар, то сверхпроводимость разрушается во всём сверхпроводнике 2-го рода, когда вихри Абрикосова плотно заполняют его объём. Это и наблюдают в экспериментах при критической напряженности магнитного поля. |
35 |
 |
Часть 5. Оценка параметров флюксов |
36 |
 |
Цилиндрический кварковый вихрьРассмотрим вихрь из u-кварков и с d – кварками на переферии со «средней» линейной плотностью кварков ? порядка 1014 см -1. Фермионы в таких цилиндрических вихрях объединены в пары. Модуль проекции момента импульса кварка на ось цилиндрического вихря Рr ? ?Мr = Lсh, откуда ? ? Lсh/Мr = L (сh/е*? ? е*?/М)/r = L r*/?*r, где ?* = (е*?/сh). Приравнивая этот лоренц-фактор полученному ранее ? = 2r*?* (L/N) для числа зарядов на единице длины ?* и с классическим радиусом частицы r*, получим «N –соотношение» N ? 2?*?*r. |
37 |
 |
Линейная квазинуклонная плотность кварковОценим число вращающихся кварков ?* в цилиндрическом вихре на единичной длине, полагая, что плотность кварков в вихре такая же, как и плотность валентных кварков в нуклоне. При радиусе кваркового цилиндра r его объём на единичной длине 1 ? ?r?, объём нуклона 4?rN?/3, где rN – радиус нуклона. Учитывая, что в нуклоне три валентных кварка, имеем ?* ? 3?r?/(4?rN?/3) = (9/4)(r?/rN?) |
38 |
 |
Радиус кваркового вихряРадиус кваркового вихря оценим из N –соотношения по найденному ?* : r ? rN (9?*/2N) -1/3 При rN ? 1,5 ф для u- кварков (их в протоне вдвое больше чем d-кварков, заряд u-кварка 2е/3) ?* ? (2/3)? ? (1/137). При N = 1 имеем r ? rN (2/137) -1/3 ? 6 ферми. |
39 |
 |
Устойчивость оценок параметров вихряПри N = 8, 27, 64 и 125 радиусы кварковых вихрей соответственно будут 3, 2, 1,5 и 1,2 ферми – то есть порядок радиуса - единицы ферми – сохраняется при изменении магнитного потока на 1-2 порядка. Полученная оценка устойчива к небольшим изменениям модели, если даже от величины ?*/N зависит слабо - как корень кубический. По найденному r из N-соотношения найдём также ?* ? N/2?*r ? N ?5?1014 см-1 |
40 |
 |
Энергия и масса единицы длины кваркового вихряПроекция момента импульса Р· r = Lсh, откуда при N = 1 Р ? Lсh/r ? 30?L МэВ. Так как кварк релятивистский, Р ? Е ? Т. Зная ?* и Е, найдём массу единицы длины кваркового вихря (без учёта энергии его электрического и магнитного полей) µ* ? Е ? ?* /с? ? 1,5?1016LN МэВ/с? ? 2,7?10-11 NL г/см = 2,7 NL нг/м |
41 |
 |
Электромагнитная массаПри LN = 1 магнитная индукция в центре кваркового вихря В = Н = Фо/?r? ? 2,6?1017 Гс. По напряженности магнитного поля найдём плотность магнитной энергии ?* ? Н?/8?, энергию на единице длины вихря ?* ? ?*??r? ? 270 Дж/см и массу единицы длины магнитного поля µ** ? ?/с? ? 0,3 нг/м. Отметим, что энергия электрического поля (см. ниже) на единице длины кваркового вихря оказывается примерно в 20 раз меньше магнитной энергии. Таким образом, масса единицы длины кваркового вихря около 3 нанограмм на метре. |
42 |
 |
Заряд единицы длины флюксаЧисло избыточных зарядов ?** может не совпадать с ?*, поскольку кварковый вихрь может включать в себя как положительные, так и отрицательные кварки, вращающиеся в разные стороны (?** меньше ?* примерно в 20 раз, см. ниже). Напряженность электрического поля на поверхности флюкса, как и у всякого заряженного цилиндра, Е* = 2?**е*/r. Е* не может существенно превышать напряженность электрического поля около тяжелых сферических ядер – в более сильном поле образуются пары частиц и античастиц, нейтрализующие заряд кваркового вихря. При е* порядка е имеем Е* ? 1026 ед.СГСЕ и ?** ? 3?1013 см-1 ?**е* ? 0,5 Кл/км |
43 |
 |
Энергия электрона в оболочке флюксаЕсли электроны оболочки вращаются в разные стороны и сами не создают магнитного поля, влияющего на их движение, равенство центробежной силы вращающегося электрона и силы его электростатического притяжения (?М??/r) = 2?е*е/r позволяет сразу вычислить лоренц-фактор электрона ? = Е/М ? 30 и его полную энергию Е = ?М ? 2?е*е ? 15 МэВ |
44 |
 |
Радиус электронной оболочки флюксаИз условия квантования проекции момента импульса электрона на ось вихря: Р?r ? Lсh, где L = 1, 2, 3, … , для релятивистского электрона Р ? Е имеем r ? Lсh/Е. При минимальном ненулевом L = 1 r ? сh/Е = (сh/е?) ? (е?/?М) = (137/30) ? r*, где r* = 2,8 ф – классический радиус электрона. Отсюда r ? 13 ф . Итак, радиус электронной оболочки цилиндрического атома по порядку величины составляет около 10 ферми. |
«Нитевидная материя на встречных пучках» |
http://900igr.net/prezentacija/astronomija/nitevidnaja-materija-na-vstrechnykh-puchkakh-158246.html