Теория физического вакуума в популярном изложении

На плоскости Е/с - р (энергия-импульс), принятой в специальной теории относительности, изображены шесть классов частиц, рождаемых из физического вакуума.

1. Частицы с положительной массой покоя и положительной энергией (правая материя)

m⁺ > 0, E > 0.

Примером таких частиц являются электроны, протоны, нейтроны и т.д.

2. Частицы с отрицательной массой покоя и отрицательной энергией (левая материя)

m ^- < 0, E < 0.

К левой материи относятся античастицы - позитроны, антипротоны и т.д.

3. Частицы с нулевой массой покоя и положительной энергией (правая материя)

m⁺ = 0, E > 0.

Такой частицей является фотон.

4. Частицы с нулевой массой покоя и отрицательной энергией (левая материя)

m ^- = 0, E < 0.

Эта частица должна рождаться из вакуума одновременно с фотоном.

5. Частицы с мнимой массой покоя и мнимой энергией, имеющей положительный знак перед мнимой единицей (правая материя)

m⁺ = im, E = ie.

Один из видов торсионного поля - тахион.

6. Частицы с мнимой массой покоя и мнимой энергией, имеющей отрицательный знак перед мнимой единицей (левая материя)

m ^- = -im, E = -ie.

Торсионное поле, сопровождающее рождение тахиона (частица 5) из вакуума - антитахион.

Российский физик Я.П. Терлецкий предложил называть частицы с положительной массой и положительной энергией позитонами, а если эти величины отрицательны - негатонами. Поскольку первоначальная энергия, импульс, масса, заряд, спин и другие физические характеристики вакуума равны нулю, то законы сохранения требуют, чтобы частицы рождались из вакуума не парами, а квадригами (квадриги Терлецкого). Например, при рождении из вакуума таких основных частиц как протоны и электроны (обозначим их как ₊₁p⁺ и е^- ), одновременно должны рождаться негатонные протон-электронные пары ( _-1p_- и е₊) или

0 = ₊₁p⁺ и е^- + _-1p_- и е₊

В таких процессах рождения соблюдаются сразу шесть законов сохранения: массы, заряда, спина, барионного числа (слева внизу у буквы), лептонного числа (обозначения не введены) и четности.

Наблюдаемое во Вселенной отсутствие скопления отрицательных масс объясняется тем, что отрицательные массы взаимно отталкиваются, образуя равномерный фон плотностью

р^- = -10^-30 г/см³.

Эта плотность настолько ничтожна, что почти не влияет на лабораторные эксперименты. Зато в масштабах галактик ее влияние может быть существенным.

2.6. Уравнения физического вакуума.

В качестве уравнений физического вакуума в теории использованы структурные уравнения Картана геометрии Вайценбека или Вайценбека-Вейля в зависимости от рассматриваемой физической ситуации. По самому названию понятно, что структурные уравнения описывают структуру геометрии, т.е. ее основные геометрические свойства. В случае пространства Вайценбека имеются:

24 уравнения (А) и 20 уравнений (В).

Уравнения (А) представляют собой определение кручения Риччи геометрии Вайценбека, а уравнения (В) устанавливают связь между римановой кривизной и кручением Риччи (помните, в мире ничего не происходит, кроме изменения кривизны и кручения пространства).

Если в уравнениях (А) и (В) выбраны четыре трансляционных координаты х, у, z, x₀ = ct и шесть вращательных ф₁, ф₂, ф₃, q₁, q₂, q₃, то тогда уравнения вакуума представляют собой систему 44 нелинейный дифференциальных уравнений первого порядка относительно 24 независимых компонент кручения Риччи и 20 независимых компонент тензора Римана.

Поскольку уравнения (А) и (В) имеют геометрическую природу, то первоначально они не содержат никаких физических констант (они же структурные уравнения). Подобными свойствами обладают вакуумные уравнения Эйнштейна, описывающие гравитационное поле частицы вне массы. Это свойство вакуумных уравнений объясняется тем, что вакуум не может характеризоваться какими-либо конкретными физическими параметрами.

Уравнения вакуума (А) и (В) можно записать в спинорном виде, т.е. заменить входящие в них векторные и тензорные величины спинорами различного ранга.

Тогда уравнения вакуума распадаются на систему уравнений (см. рис. 23), в которую входят:

- геометризированные уравнений Гейзенберга (А);

- геометризированные (включая тензор энергии-импульса) уравнения Эйнштейна (B.1);

- геометризированные уравнения Янга-Миллса (В.2).

Уравнения Гейзенберга были предложены в середине пятидесятых годов Вернером Гейзенбергом для описания структуры элементарных частиц. Используя нелинейные спинорные уравнения с кубической нелинейностью, Гейзенберг с сотрудниками частично описал спектр масс элементарных частиц.