Logodygmat: dziurka od klucza do napędu "Sokoła Millennium"

Technologie, Nauka

Obrót hiperboliczny neutronu?

Motto (poza podręcznikiem): Zasada zachowania całkowitego elementarnego ładunku elektrycznego.

Inspiracja: "Czy tachiony zbawią teorię kwantową?" - prof. Andrzej Dragan, YT

W poprzednich opowieściach koncepcja logodgmantu wyprowadzona została na wybranym ułożeniu z historii fizyki i przyjęła znaczenie "struktury reguły stabilizacji" (bloger modus in actu) związanej z paradygmatami. Logodygmat uzyskał szkic miary jakościowej: "minimum zasad → maksimum organizacji sensu", która pokazuje: "tendencję do organizowania wielu zjawisk za pomocą możliwie niewielkiej liczby zasad". Oznacz to "ekonomię organizacji interpretacyjnej". W rozważaniach wskazano m.in. na hipotezę neutrina:

REGUŁY STABILIZACJI
→ logos
→ → logodygmat ("jednym opisać więcej")
→ → → paradygmaty rewolucji naukowych - Thomas Kuhn
→ → → → historia fizyki: energia i zasada zachowania energii
→ → → → → Przykład, Wolfgang Pauli: postuluje niewykrywalną cząstkę wg zasady zachowania energii.

Pauli postulował cząstkę w oparciu o zasadę zachowania energii w przypadku rozpadu neutronu, którą w historii fizyki okazała się antyneutrinem. Swobodny neutron jest cząstką nietrwałą, a jego średni czas życia wynosi około 880 sekund (ok. 14 minut i 40 sekund). Dokładny czas półtrwania (okres, w którym rozpada się połowa populacji cząstek) to około 10 minut i 15 sekund. W trakcie tego procesu, zwanego rozpadem beta, neutron zamienia się w proton, elektron i antyneutrino:

W poprzednim odcinku "Logodygmat: "Sokół Millennium" w przestrzeni π (pi) - lot idei" nukleoriany neutronu i protonu ulokowane zostały w przestrzeni nadświetlnej, w której śmigają tachiony prof. Dragana.

W rozpadzie beta minus neutron przekształca się w proton na skutek zamiany jednego ze swoich kwarków dolnych d w kwark górny u (nie wprost bezpośrednio, ale poprzez emisję bozonu pośredniczącego W^-):

Zanim neutron się rozpadnie, jego liczba leptonowa wynosi dokładnie 0. Liczba leptonowa protonu wynosi również 0. Po rozpadzie neutronu powstaje proton i elektron, który jest cząstką materii i ma leptonową liczbę równą +1. Aby całkowity bilans leptonowy wszechświata wynosił po rozpadzie zero, w reakcji musi pojawić się cząstka antymaterii – antyneutrino – o liczbie leptonowej -1. Zasada zachowania liczby leptonowej w rozpadzie: 0 = 0 + (+1) + (-1).

Zmiana kwarka d na u to: zmiana znaku ładunku z minus na plus i wzrost jego wartości z 1/3 na 2/3.

Zatem rozpad neutronu musiałby być zgodny z materionem ujemnym o ładunku elektrycznym -1 i materionem dodatnim o ładunku elektrycznym +1. W tym ułożeniu "bariera szybkości światła" (c) pomiędzy przestrzeniami podświetlną i nadświetlną jest w neutronie.

Gdy kwarki neutronu zmieniają znak ładunku elektrycznego na przeciwny, to przyjmują wartości nukleorianów protonu, ale muszą utracić masę spoczynkową. Gdy nukleoriany neutronu zmienią znak ładunku elektrycznego na przeciwny, to przyjmują wartości kwarków protonu, ale nie mają masy spoczynkowej by stać się kwarkami protonu. W obu przypadkach zmienia się znak ładunku elektrycznego, a nie zmienia się jego wartość.

Matematyczny fuks (traf, przypadek) to zbieżność poglądowa antyneutrino i nukleorianów neutronu na obraz i podobieństwo do antykwarków antyprotonu.

Skoro elektron jest kreowany w rozpadzie β^- neutronu, to musiałby być wyemitowanych "materion elektronowy".

Zmieniamy zatem znak kwarków neutronu i dodajemy po zmianie ułamki do nukleorianów neutronu (umownie interpretując, że to matematyczne działanie oznacza między nimi fizyczne oddziaływanie):

-2/3, +1/3, +1/3
+1/3, -2/3, -2/3
------------------
-1/3, -1/3, -1/3 → suma = -1

Zatem, aby była spełniona zasada zachowania całkowitego elementarnego ładunku elektrycznego (materiony: elektronowy -1 i pozytonowy +1), to odrzucany jest elektron. Zmiana znaku ładunku elektrycznego kwarków neutronu, oznacza zmianę międzyprzestrzenną pomiędzy przestrzenią nad i pod świetlną, która kreuje z impetem elektron. Stąd antyneutrino jest nośnikiem informacji przemiany nukleorianów neutronu (na obraz i podobieństwo ładunku elektrycznego do antykwarków antyprotonu).

Tak się nie dzieje w napędzie "Sokoła Millennium", ponieważ nie dochodzi w nim do rozpadu neutronów w jego napędzie i konstrukcji. Przełączenie w napędzie z przestrzeni podświetlnej na przestrzeń nadświetlną dla potrzeb filmowych nadaje kosmolotowi impet rozpędzania, a w drugą stronę impet hamowania. W tym ułożeniu musiałaby pozostać nieprzewidywalność, w której chwili czasu w okresie Δt nastąpi "skok" międzyprzestrzenny, ale nastąpi w tym okresie czasu.

Dlaczego w swobodnym neutronie zmienia się znak kwarków? W tym ułożeniu można by podłożyć pod to, że masa spoczynkowa protonu jest mniejsza (natura dąży do minimum energii). Aby rozpadu neutronu w przyrodzie mógł zajść samorzutnie, stan końcowy musi być mniejszy energetycznie niż stan początkowy, co tworzy proton.

DOPISANE

Skąd atom na czubku rakiety wie fizycznie, w którą stronę poruszają się molekuły w gazie wylotowym będącym już poza dyszą? Od dyszy do czubka rakiety przenoszony jest poprzez konstrukcję pęd zgodnie z zasada zachowania. Wg AI, gdyby na strumień wylotowy gazu będącego już poza dyszą był skierowany strumień wody, to woda i cząsteczki wody wchłonęłyby energię z gazu i powstałyby zawirowania w strumieniu gazu poza dyszą, co zmieniłoby kierunek pędu molekuł tego gazu i ciąg napędu byłby mniejszy. Ciąg napędu rakietowego to siła reakcji generowana przez układ napędowy silnika rakietowego, która popycha pojazd do przodu. Powstaje zgodnie z III zasadą dynamiki Newtona, w wyniku wyrzucania z ogromną prędkością cząstek gazu (masy roboczej) przez dyszę wylotową.

W nadświetlnym napędzie "Sokoła Millennium" klasyczny pęd świata podświetlnego przenoszony jest z niego przez nukleriony. W przestrzeni nadświetlnej kwarki nukleonów są w kapsule nuklerionów, a w przestrzeni podświetlnej jest w tym ułożeniu odwrotnie.

Symetria widzialna i niewidzialna: Prezentacja fali elektromagnetycznej (Wikipedia) ukazuje, że wzajemne zmiany natężenia pola elektrycznego i pola magnetycznego są obrócone względem siebie. Symetria zatem nie jest lustrzana:

Gdy przystawimy strzałkę pionowo do lustra zwrotem skierowanym w naszą stronę, to zwrot strzałki w lustrze będzie w przeciwną stronę. Odbicie obrazu w wodzie to zjawisko fizyczne, w którym powierzchnia wody działa jak lustro. Światło odbija się od niej pod tym samym kątem, pod jakim pada, tworząc pionowo odwrócony obraz (góra obiektu pojawia się na dole). Zatem (w idei filmowej) klucza do napędu "Sokoła Millennium" jest w ułożeniu symetrii pomiędzy przestrzenią podświetlną i nadświetlną.

*
Google - Przegląd od AI: "Zinterpretuj w koncepcji prof. Andrzeja Dragana: Obrót hiperboliczny neutronu?"

Zachowanie neutronu: Kiedy neutron doznaje "obrotu hiperbolicznego" (zaczyna poruszać się z relatywistyczną prędkością), w nowym układzie odniesienia jego pęd i energia ulegają transformacji zgodnie z macierzą transformacji Lorentza. Z punktu widzenia fizyki kwantowej, Dragan postuluje rozszerzenie przestrzeni stanów o obserwatorów poruszających się szybciej od światła. W takim supersluminalnym układzie odniesienia neutron (posiadający masę spoczynkową) doświadczałby przejścia przez tzw. horyzont zdarzeń i zachowywałby się w sposób wykraczający poza klasyczną mechanikę.

Horyzont zdarzeń to w astrofizyce granica w czasoprzestrzeni otaczająca czarną dziurę. Charakteryzuje się tak potężną siłą grawitacji, że nic – nawet światło czy inne fale elektromagnetyczne – nie jest w stanie wydostać się z jej wnętrza.

Rysunek 1. Szkic oddziaływania elektromagnetycznego nukleorianów w powiązaniu z masą materionów.

Rys. 1 prezentuje poglądowe wybrane ułożenia materionów nukleonów względem potencjału energetycznego (materion elektronowy ozn. -1 kolor niebieski i materion pozytonowy ozn. +1 kolor pomarańczowy) oraz wobec relacji ładunek elektryczny i masa. Doliny związane są z masą spoczynkową m₀. W neutronie materion pozytonowy przyciąga materiony elektronowe, które są w dolnym ułożeniu i odpychają się, dlatego swobodny neutron się rozpada. W protonie materiony elektronowy i pozytonowy w górnym ułożeniu nie anihilują ze sobą, ponieważ nie posiadają masy spoczynkowej m₀. Ilustracja odnosi się tylko do nukleonów jako fragmentu w modelu natury. Dlatego szerszy kontekst ułożenia symbolizuje inspiracja kostką Rubika.

***

Rysunek 2. Szkic asymetrii energetycznej czasoprzestrzeni Einsteina.

Rys. 2 prezentuje poglądowe złożenie jednej przestrzeni z dwóch przestrzeni "podświetlnej i nadświetlnej" w kontekście "asymetrii energetycznej czasoprzestrzeni Einsteina" na podstawie inspiracji prof. Dragana: "W szczególnej teorii względności prędkość światła nie jest barierą techniczną, lecz geometryczną granicą czasoprzestrzeni. Działa ona jak lustro dzielące kosmos na dwa niezależne światy." Dlaczego nie dochodzi do „przebicia” bariery? Prof. Dragan obrazowo tłumaczy, "że z tego powodu żadna cząstka nie jest w stanie legalnie „przeskoczyć” przez prędkość światła. Materia podświetlna utyka po wolniejszej stronie, bo brakuje jej energii na dobicie do c. Materia nadświetlna (tachiony) utyka po szybszej stronie, ponieważ wyhamowanie jej do c również wymagałoby energii nieskończonej." Zatem obie przestrzenie są uwięzione po swoich stronach tej samej matematycznej granicy (c). Koncepcja, którą opisuje prof. Dragan, dotyczy tzw. asymetrii energetycznej czasoprzestrzeni Einsteina.

***

Zasada zachowania energii w losowym rozpadzie neutronu

Rozpad swobodnego neutronu jest procesem losowym i probabilistycznym (zależnym od rachunku prawdopodobieństwa), co oznacza, że w sensie pojedynczego zdarzenia nie jest on deterministyczny. W mechanice kwantowej rozpady promieniotwórcze to procesy czysto losowe. Oznacza to, że nie ma żadnego „wewnętrznego zegara” ani czynnika, który decyduje, że dany konkretny neutron rozpadnie się w określonej sekundzie. Gdy mamy pojedynczy neutron, fizycy nie są w stanie przewidzieć, czy rozpadnie się on za 5 sekund, czy za 15 minut.
Choć pojedynczy akt jest nieprzewidywalny, to przy dużej liczbie neutronów ich zachowanie staje się statystycznie przewidywalne (zjawisko makroskopowe podlega prawom wielkich liczb). Neutrony charakteryzują się tzw. czasem połowicznego rozpadu (czasem życia). Oznacza to, że dla dużej grupy neutronów dokładnie znamy prawdopodobieństwo i tempo, w jakim będą one zanikać. Średni czas życia samotnego neutronu wynosi około 880 sekund (niecałe 15 minut).

Prof. Dragan sugeruje, że aby zachować galileuszową zasadę względności – według której prawa fizyki pozostają identyczne zarówno dla obserwatorów poświetlnych, jak i nadświetlnych – losowość kwantowa musi być obiektywną cechą rzeczywistości, a nie jedynie subiektywnym złudzeniem. W tym modelu, aby zachować symetrię, to, co dla jednego obserwatora wydaje się przewidywalną, pojedynczą ścieżką, dla drugiego jest widoczne jako losowa superpozycja wielu trajektorii. To sprawia, że indeterminizm (niedeterministyczny charakter świata) staje się matematyczną koniecznością dla spójności fizyki.

W podręcznikowej fizyce relatywistycznej kluczem do zrozumienia tego tematu jest słynny wzór Einsteina E = mc² oraz zasada, że całkowita energia układu przed rozpadem musi być równa całkowitej energii po rozpadzie. W fizyce relatywistycznej całkowita energia każdej cząstki E_całk to zawsze suma jej energii spoczynkowej E_sp oraz energii kinetycznej E_k:

E_całk = E_sp + E_k = mc² + E_k

Pełny bilans energii. Zgodnie z zasadą zachowania energii, sumujemy wszystko przed i po:
E_początkowa = E_końcowa i jeśli uporządkujemy powyższe równanie, przenosząc masy na jedną stronę, a energie kinetyczne na drugą, otrzymamy:

Masy spoczynkowe: neutron: ~939,565 MeV / c², proton: ~938,272 MeV / c², elektron: ~0,511 MeV / c².

Ponieważ masa neutronu jest większa niż suma mas spoczynkowych protonu, elektronu i antyneutrina, ta "brakująca masa" (deficyt masy) zamienia się w ruch – czyli właśnie w energie kinetyczne powstałych cząstek. Proton unosi energię równą swojej masie spoczynkowej m_pc² oraz zyskaną energię kinetyczną E_kp. Dokładnie tak samo dzieje się z pozostałymi cząstkami. Całkowita energia wydzielona w rozpadzie beta minus wynosi ok. 0,782 MeV:

Proton z powodu swojej masy znacznie przewyższającej pozostałe cząstki, unosi zaledwie minimalną energię kinetyczną (rzędu kilkuset elektronowoltów), wynikającą z zasady zachowania pędu.
Elektron unosi średnią energię ok. 0,4 MeV (od zera do maksymalnej wartości ok. 0,782 MeV).
Antyneutrino przejmuje zmienną resztę energii, która w danym momencie nie trafiła do elektronu ani protonu.

***

Pola Higgsa

Ułożenie powyższego opisu "Materii nieożywionej obraz DNA" pochodzi z 1994 roku. Istnienie pola Higgsa zostało potwierdzone 4 lipca 2012 roku. Naukowcy z ośrodka badawczego CERN ogłosili wówczas odkrycie bozonu Higgsa – cząstki elementarnej będącej bezpośrednim dowodem na istnienie tego wszechobecnego pola, które nadaje masę wszystkim cząstkom. Odkrycia dokonano za pomocą Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC), rejestrując dane z eksperymentów prowadzonych przez detektory ATLAS oraz CMS. Sukces ten zwieńczył blisko 50 lat poszukiwań, ponieważ sama koncepcja pola i mechanizmu została zaproponowana teoretycznie w 1964 roku.

Prof. Andrzej Dragan, YT 51:12 w inspiracji wykładu "Czy tachiony zbawią teorię kwantową?"