Ydinvoima ja sähköinen voima

Seuraa 
Viestejä13406
Liittynyt16.2.2011

Esitän omia pohdintoja:

Verrataanpa satelliittia ja keskuskappaletta tai vielä parempi: kahta samanmassaista kappaletta, jotka kiertävät toisiaan suhteessa ympäristöönsä. Näillä on stabiili rata tietyin reunaehdoin.

Ydinvoima eli vahva vuorovaikutus esiintyy tietyllä rajatulla fyysisellä etäisyydellä. Eikö kyseessä voisi olla vain liikkeen ja potentiaalin vastaava tasapainotila kuten satelliiteillakin? Satelliittina onkin alkeishiukkaseksi kietoutunut sm-kentän värähtelevä häiriö eli sama kuin valo. Kun ilmiönopeus noudattaa vuorovaikutuksen kausaliteetin säilymislakia ilman monimutkaisempia vuorovesivoimia, sanotaan, että ilmiö etenee rajanopeudella c. Kun kiertoliikkeellä on vakionopeus, eikä massanvaihteluita esiinny kuten satelliiteilla, standardoituu kahden kietoutuneen valonkaltaisen hiukkasen kiertoratahalkaisija sinne femtometriluokkaan. Tällaisena minä näen vahvan vuorovaikutuksen eli ydinvoiman.

Standardimallin kuvaus ydinvoimasta eli "värivoimasta" on saanut kvarkkien hahmon. Kvarkeissa ei kuitenkaan tarvitse olla kyse eri hiukkasista vaan itse asiassa yhden ainoan em-värähtelyhäiriön potentiaali-liike-momentista. Ajatellaanpa kahden kvarkin mesonia: voidaan piirtää useampiulotteisia sulkeutuvia käyriä, jotka kaartuvat vapausasteesta toiseen niin, että suhde em-säteilyn aallonvaihemomenttiin kytkeytyy seisovaksi aaltoliikkeeksi värähtelyn liikekäyrän nykyisen ja aikaisemman pisteen kesken. Kun tällainen potentiaali vain säilyy riittävän harmonisena, on muodostunut alkeishiukkanen tai "koottu hiukkanen" vaikka se olisikin vain koostumus saman värähtelyhäiriön eri kausaalivaiheista. Jotain tällaista ajattelen vahvasta vuorovaikutuksesta. Värivoiman eri värit tulevat siitä tavasta kuinka potentiaalimomentin liikekäyrä kiertyy itsensä ja ympäristönsä vapausasteiden suhteen.

Esim. elektronin voisi ajatella pistemäisenä pelkästään ympäristönsä kanssa momenttia vaihtavana mutta "ylimääräisen ulottuvuuden" eli sm-kentän vaihtovapausasteen kautta kiepsahtavana ilmiönä. Myonilla voisi puolestaan olla sekä sisäinen liike-potentiaali-käyränsä että ulkoisen ympäristön kanssa pyörivä momentti. loppujen lopuksi on kyse jatkuvasta värähtelystä ja "alkeishavainnoista" - kausaliteetista, jota me makrotiedostajat kutsumme ajaksi. Sisäinen momentti on värivoimaa ja ulkoinen näkyy hitaana massana. Koska näiden potentiaalien tulee olla tasapainossa jotta energiapaketti pysyisi kasassa, päädytään suoraan siihen, että sidosenergia on yhtä suuri kuin massa.

Massasta välillä sen verran, että kuinka esim. vapaa elektroni sitten saa massansa, jos sillä ei ole sisäistä sidosrakennetta? Ajattelen niin, että ulkoiseen momenttiin liittyy aina valmius ylläpitää sm-kentissä liikkuvien häiriöiden eli valon liikettä, energian siirtymistä laajemmissa kuin femtometrien skaaloissa - säteilykenttä, valomeri, on siis kaikkeuden sidosrakenne, Higgsin kenttä.

Kvarkit olisivat siis erilaisia "kurveja", joilla sisäiset sidokset muodostuvat. Ainoita vapaita kurveja ja kurvikoosteita ovat ½-spin-hiukkaset elektronit, protonit, myonit, jne ja niiden antihiukkaset. Kvarkkien varaukset olisivat murtolukuja juuri siksi, että ne ovat "kurvinpaloja", jotka sitoutuvat aina osin sisäisesti ja voivat osallistua ulkoiseen varauspotentiaalin muodostumiseen vain kolmasosin (tämä on vain laskemien onnistumista varten kehitetty virtuaalivaraus).

Siis kun hiukkaset lähestyvät toisiaan pyrkivät ne tai niissä oleva valonkaltainen rataliike tasapainottamaan toinen toisensa "sallitulle" radalle - vahvan voiman yhteydessä esiintyy siten sekä veto- että poistovoima.

Sitten sähköinen voima. Ajattelen, että varaus on ½-kerrannaisten spin-hiukkasten "ylimääräisestä vapausasteesta" johtuva alkeisavaittavuus-dualismi eli siis oikeastaan "dialektismi". Hiukkasilla jää jompi kumpi varaus "näkyviin", kun magneettisen momentin erottelevuus on määrältään pariton. Vain saman varauksen hiukkaset "havaitsevat" toisensa ja pyrkivät massahitauden vuoksi asettumaan homogeeniseen tiheysjakaumaan. Sen seurauksena massahitaus kumuloituu ja näyttää, että "toisistaan piittaamattomat" erimerkkiset varaukset kokisivat keskinäisen kiihdyttävän voiman (kunnes päästään sinne femtometrien etäisyyksille).

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Kommentit (7)

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5204
Liittynyt26.3.2005

Tulee mieleen, että suuri Albert yritti yhtenäisteoriaa (siis sen aikuisen käsityksen mukaan Kaiken Teoriaa) juuri sähkömagnetismin ja gravitaation yhdistelmänä. Muutahan ei tuolloin edes teoreettisesti tiedetty. Albertti veti yhtälöitään vielä kuolinvuoteellaankin.

Tuo Eusan pohdinta (keskittyen sähkömagneettiseen säteilyyn) on tietysti vain verbaalia kukkaiskieltä. Se ei sano mitään. Siinä on vemputettu sekaisin nykyfysiikan käsitteitä. Jotta asiassa pääsisit piiruakaan eteenpäin, olisivat ensimmäisiä askelia määrittää ”teoriasi” tai oikeammin hypoteesisi vapausasteet ja yritys laatia edes jonkinmoista alustavaa Hamiltonia. Muuten asia ei juuri kiinnosta.

Eusa
Seuraa 
Viestejä13406
Liittynyt16.2.2011

Vapausasteista: 3 ulottuvuutta ovat "yksinkertaisia" toisin sanoen niissä olevaa aliavaruutta voi lisätä vain niin, että toisena lisättävänä aliavaruutena on yksikköavaruus. Lisäksi ilmiöt mahtuvat vain omaan aliavaruuteen voiden kääntyä seuraavaan yksikköavaruuden kautta.

Neliulotteisessa avaruudessa kaksiulotteiset ilmiöt voivat esiintyä toisiltaan piilossa. Näen, että tästä nimenomaan sähkömagnetismissa on kyse; valo on kaksiulotteinen ilmiö ja varausdualismi esiintyy 1/2-spin-kimppujen yhteydessä. Magneettisuus puolestaan tulisi tuon idean mukaan näkyviin sen kuuluisan hitauden manifestaationa.

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Vierailija
Eusa
Ydinvoima eli vahva vuorovaikutus esiintyy tietyllä rajatulla fyysisellä etäisyydellä. Eikö kyseessä voisi olla vain liikkeen ja potentiaalin vastaava tasapainotila kuten satelliiteillakin? Satelliittina onkin alkeishiukkaseksi kietoutunut sm-kentän värähtelevä häiriö eli sama kuin valo. Kun ilmiönopeus noudattaa vuorovaikutuksen kausaliteetin säilymislakia ilman monimutkaisempia vuorovesivoimia, sanotaan, että ilmiö etenee rajanopeudella c. Kun kiertoliikkeellä on vakionopeus, eikä massanvaihteluita esiinny kuten satelliiteilla, standardoituu kahden kietoutuneen valonkaltaisen hiukkasen kiertoratahalkaisija sinne femtometriluokkaan. Tällaisena minä näen vahvan vuorovaikutuksen eli ydinvoiman.

Mielestäni sekoitat tässä nyt kaksi eri asiaa: ydinvoiman (nukleoni-nukleoni-vuorovaikutus) ja vahvan vuorovaikutuksen (jota kutsutaan joskus myös vahvaksi ydinvoimaksi). Ydinvoima on vahvan vuorovaikutuksen heikko jäännöseffekti, joka sitoo nukleonit (protonit, neutronit) atomin ytimiksi, ja jota voidaan kuvata approksimatiivisesti Yukawan potentiaalilla. Hyvin pienillä etäisyyksillä (~0,7 fm) ydinvoima on repulsiivinen, kun taas suuremmilla etäisyyksillä se on attraktiivinen aina n. 2,5 fm:iin asti, jonka jälkeen sen suuruus romahtaa hyvin voimakkaasti.

Siinä missä ydinvoima on nukleonien välinen vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus on kvarkkien välinen vuorovaikutus, joka ei heikkene etäisyyden kasvaessa tietyn rajan yläpuolelle, vaan pysyy n. 10 000 N suuruisena riippumatta siitä, kuinka suureksi kvarkkien välinen etäisyys kasvatetaan. Tämä selittää sen, miksi kvarkit esiintyvät aina ryppäinä hadroneissa eivätkä koskaan vapaina.

Eusa
Seuraa 
Viestejä13406
Liittynyt16.2.2011
nilkki
Siinä missä ydinvoima on nukleonien välinen vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus on kvarkkien välinen vuorovaikutus, joka ei heikkene etäisyyden kasvaessa tietyn rajan yläpuolelle, vaan pysyy n. 10 000 N suuruisena riippumatta siitä, kuinka suureksi kvarkkien välinen etäisyys kasvatetaan.

Jaha, kuinkahan pitkäksi kvarkkien välistä etäisyyttä on todistettavasti kasvatettu?

Tällainen pohdiskelu on kuin populismi politiikassa - monisyisiin ongelmiin esitetään yksinkertaisia ratkaisuja. Fysiikan matematiikassa se on tosin silloin tällöin onnistunutkin.

Eli hain kyllä tuossa yleisperiaatetta, jolla hitaus muuttuu voimiksi eri mittakaavoissa ja eri vapausastemuunnoksissa.

Hienorakennevakio suoraan vapausasteista: 1 / (1^0+2^1+3^2+5^3+1^0/2^1*3^2/5^3) = 1 / 137,036

Neutroni
Seuraa 
Viestejä26890
Liittynyt16.3.2005
Eusa
nilkki
Siinä missä ydinvoima on nukleonien välinen vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus on kvarkkien välinen vuorovaikutus, joka ei heikkene etäisyyden kasvaessa tietyn rajan yläpuolelle, vaan pysyy n. 10 000 N suuruisena riippumatta siitä, kuinka suureksi kvarkkien välinen etäisyys kasvatetaan.

Jaha, kuinkahan pitkäksi kvarkkien välistä etäisyyttä on todistettavasti kasvatettu?



En tiedä, mutta makroskooppiseksi etäisyys ei koskaan kasva. Jossain vaiheessa potentiaalienergiaa on enemmän kuin mitä kvarkki-antikvarkkiparin muodostaminen vaatii. Silloin käy niin, että potentiaalienergia muuttuu kvarkiksi ja antikvarkiksi. Jos kvarkkia vedetä erilleen baryonista (kolmen kvarkin systeemi), se uusi kvarkki (voi olla samaa tai eri lajia kuin irti revitty) jää ja muodostaa uuden baryonin ja antikvarkki muodostaa irti revityn kvarkin kanssa mesonin. Tuollaiset reaktiot ovat arkipäiväisiä, kun pommitetaan protoneilla ainetta (eli protoneja ja neutroneja).

Kyllä tuosta voimasta ja kvarkkien massoista voisi laskea etäisyydenkin, mutta jääköön harjoitustehtäväksi kiinnostuneille. Suuruusluokka taitaa olla femtometritasolla, atomiytimien kokoskaalassa.

Vierailija
Eusa
nilkki
Siinä missä ydinvoima on nukleonien välinen vuorovaikutus, vahva vuorovaikutus on kvarkkien välinen vuorovaikutus, joka ei heikkene etäisyyden kasvaessa tietyn rajan yläpuolelle, vaan pysyy n. 10 000 N suuruisena riippumatta siitä, kuinka suureksi kvarkkien välinen etäisyys kasvatetaan.
Jaha, kuinkahan pitkäksi kvarkkien välistä etäisyyttä on todistettavasti kasvatettu?

No aika hyvin ainakin pystytään ennustamaan uusia ytimiä, kuten hyperraskas vety-kuusi-lambda 6ΛH hyperytimineen: Physicists discover evidence of rare hypernucleus, a component of strange matter.

Lentotaidoton
Seuraa 
Viestejä5204
Liittynyt26.3.2005

Kuten nilkki ja Neutroni tuossa huomauttivat, kokeelliset faktat puoltavat kyllä standarditeorian tulkintaa. Olkoon vaikka Eusan mielestä populismia. Vahvan värivoiman tulkinta kvanttikenttäteoriassa eroaa ratkaisevasti sähköheikon voiman tulkinnasta. Energiaa kasvattamalla tosiaan värivoima tosiaan pysyy vakiona noin 10.000 Newtonissa. Tämä on hiukkaskiihdyttimien jokapäivää ja johtuu nimenomaan gluonien värivarauksesta (päinvastoin kuin fotoneilla, joilla ei ole sähkövarausta). Kvarkkien erilleen saattamisessa toteutuu normaali sääntö fysiikassa, on energeettisesti edullisempaa muodostaa uusi kvarkki/antikvarkki-pari, kuin sallia sisäisen ”tuubin” eli kuminauhan venyttäminen edelleen. Niinpä hiukkaskiihdyttimissä nähdäänkin (yksittäisten kvarkkien sijaan) suihkuja värineutraaleista hiukkasista (mesonit, baryonit)

Uusimmat

Suosituimmat