О ПРИРОДЕ НЕЙТРИНО

УДК 539.1.01:539.12
Астафуров В.И., кандидат химических наук, старший научный сотрудник
ФГУП Научно-технический центр радиационно-химической безопасности и гигиены ФМБА России, г. Москва
О ПРИРОДЕ НЕЙТРИНО
Физический вакуум рассматривается как волновой пространственно-электромагнитный континуум. Колебания электромагнитной компоненты структуры вакуума приводят к образованию электромагнитных волн, или фотонов. Колебания пространственной компоненты структуры вакуума приводят к образованию пространственных волн, или нейтрино. Таким образом, нейтрино следует рассматривать не как элементарную вещественную частицу, а как пространственную волну в материальном континууме.
Ключевые слова: нейтрино, физический вакуум, пространственно-электромагнитная модель, пространственные волны.
Проблема нейтрино - одна из наиболее сложных и загадочных проблем современной теоретической физики и космологии [1-3]. У нейтрино отсутствует электрический заряд и магнитный момент. Нейтрино считается стабильной частицей, однако эксперименты не обнаруживают у нейтрино массы. Точно установлено лишь, что нейтрино обладает собственным угловым моментом - спином. По величине он такой же, как у протона или лептона (1/2). Различают несколько видов нейтрино: электронное, мюонное и таонное. Этим гипотетическим частицам соответствуют три античастицы.
Согласно действующим теоретическим представлениям, нейтрино практически не взаимодействует с веществом. Эта удивительная частица способна пролететь сквозь многомиллиардокилометровые толщи плотного вещества, подобного свинцу, не взаимодействуя с ним и не претерпевая никаких изменений в собственном состоянии.
Время от времени появляются сообщения о регистрации этой неуловимой частицы, однако при анализе полученных результатов всякий раз возникают сомнения в достоверности интерпретации полученных сигналов как результата ядерных реакций с участием нейтрино.
Как известно, открытие нейтрино произошло теоретическим путем с целью объяснить непрерывный спектр бета-частиц, наблюдаемый при радиоактивном распаде. Энергетический спектр бета-частиц выглядит как плавная кривая с максимумом вместо ожидаемого острого пика. Энергия бета-частиц принимает значения от нуля до некоторой максимальной величины и во всех случаях оказывается меньше, чем ожидается по расчету в соответствии с законами сохранения энергии и импульса.
В 1930 году швейцарский физик Вольфганг Паули предположил, что при бета-распаде вместе с электроном испускается некоторая нейтральная частица, причем сумма энергий этой нейтральной частицы и электрона постоянна. Таким образом, законы сохранения энергии и импульса были спасены, однако у естествоиспытателей возникли непреодолимые затруднения в объяснении природы гипотетической нейтральной частицы, получившей название «нейтрино».
Оберегая один важнейший принцип, физики нарушили другой: «Entia non sunt multiplicianda praeter necessitatem» («Не должно множить сущности без необходимости»). Этот философский принцип был сформулирован в XIV веке Уильямом Оккамом. Данный принцип, получивший шутливое название «Бритва Оккама», означает, что при объяснении какого-либо явления необходимо исходить в первую очередь из внутренних причин, обусловливающих это явление. И лишь в том случае, когда возможности объяснения на основе естественных причин исчерпаны, допустимо вводить для объяснения наблюдаемого явления новые сущности.
С точки зрения философии, гипотеза о существовании в материальном мире вещественного объекта, подобного нейтрино, несёт в себе глубокое противоречие и вызывает желание понять природу данного объекта, его материальную сущность. Вся Вселенная, согласно современным теоретическим воззрениям, пронизана нейтрино. Нейтрино вездесуще. Эта неуловимая частица играет фундаментальную роль в процессах микромира и в космологических процессах. Нейтрино - глобальная составная часть материального мира. Но в то же время данного материального объекта как бы и не существует в объективной реальности.
Создаваемые приборные комплексы не способны зарегистрировать фундаментальную составляющую материального мира.
Если посмотреть на современное состояние проблемы нейтрино без предубеждений, то мы можем констатировать тот безусловный факт, что нейтрино существует как материальная частица лишь в физических теориях и концепциях, построенных на гипотезе о существовании нейтрино. Эти теории и концепции, в свою очередь, лежат в основе всеобъемлющих теорий, описывающих природу элементарных частиц, энергетику звёздных процессов, происхождение Вселенной. Таким образом, мы имеем логически замкнутый аксиоматический круг.
Каким образом можно разорвать этот логический круг? Имеется ли возможность иного (кроме гипотезы о нейтрино) научного объяснения дисбаланса энергии, регистрируемого экспериментально в наблюдаемых процессах микромира?
Вернёмся к истокам гипотезы о существовании нейтрино.
При бета-распаде энергия электронов, вылетающих из атомного ядра в процессе его радиоактивного распада, оказывается всегда меньше, чем ожидается по расчету в соответствии с законом сохранения энергии.
Фундаментальный философский принцип Оккамы говорит нам: найдите естественную причину наблюдаемого дисбаланса энергии, её мнимой потери в протекающих процессах.
Но о какой потере энергии в действительности может идти речь? Процесс бета-распада протекает не в изолированной системе «ядро до распада - новое ядро и продукты распада», а в открытой системе, включающей в себя окружающее материальное нечто, называемое в разные научные эпохи: «пустота», «неосязаемая субстанция», «пустое пространство», «эфир», «поле», «квинтэссенция», «физический вакуум», «космический вакуум» и др.
Терминология здесь не имеет ни малейшего значения (кроме случаев отстаивания приоритета во введении отдельных названий). Сущность данного «нечто» заключается в том, что это «нечто», во-первых, является материальной субстанцией, а во-вторых, - взаимосвязано с веществом. Следуя современной научной традиции, мы будем называть это материальное «нечто» физическим вакуумом.
Таким образом, мы переводим проблему нейтрино в другую плоскость - в плоскость проблемы физического вакуума, его структуры и взаимосвязи с веществом.
Новейшие открытия в области космологии показывают, что физический вакуум превосходит по плотности энергии все другие формы космической материи и управляет динамикой космологического расширения [2]. Очевидно, вакуум является определяющей формой материального континуума и именно в его структуре следует искать первопричину материального самодвижения. Взаимодействие фундаментальных составляющих этой структуры, то есть самодействие материи самое на себя [4], должно составлять источник материального самодвижения. Таким образом, исследование свойств и внутренней структуры физического вакуума становится главной задачей современного естествознания.
Какова же природа фундаментальных составляющих структуры физического вакуума?
В настоящее время моделирование континуума Вселенной основано на концепции четырёхмерного пространства-времени [2, 5]. Пространство и время рассматриваются в данной концепции как атрибуты материи, её первичные фундаментальные
свойства, взаимосвязанные компоненты материального континуума.
Однако анализ показывает, что время, в отличие от пространства, не является первичным свойством материи [6, 7]. Время - внешняя характеристика движения. Следовательно, объединение пространства и времени в единый материальный континуум является некорректным действием. Такое объединение неправомерно как с логической, так и с физической точки зрения. Поэтому представление о четырёхмерном пространстве-времени как о реально существующем материальном континууме следует признать не адекватным физической реальности.
С диалектико-материалистической точки зрения пространственно-временная модель материального континуума мертва, она не содержит внутреннего противоречия и не способна к самодвижению и саморазвитию. Такой модели требуется внешний толчок, а таким толчком может быть только нематериальное воздействие. Пространственно-временная модель, априори, требует параллельного существования внешних нематериальных сил и тяготеет к божественному происхождению мира.
Для построения непротиворечивой модели физического вакуума, адекватной физической реальности, необходимо выявить первичное фундаментальное свойство материи, которое в органическом единстве с пространством составляет структурную основу материального континуума и источник самодвижения материи.
Анализ накопленного массива естественнонаучных данных показывает, что во всех материальных процессах, явлениях и структурах, без исключения, проявляется тем или иным образом фундаментальное свойство материи, которое можно назвать «электромагнитным». В явном виде оно проявляется в формах электрических зарядов, магнитного, электрического и электромагнитного полей. Очевидно, что это свойство является первичным фундаментальным свойством материи. В свете данного вывода материальный мир следует рассматривать как пространственно-электромагнитный континуум. Электромагнетизм (электромагнитное свойство) и протяжённость (пространство) являются атрибутами материи, её первичными фундаментальными свойствами, составляющими в органическом единстве друг с другом структурную основу материального континуума.
В работах [8-10] данная концепция была принята за основу, что позволило создать логически непротиворечивую модель материального континуума и вывести уравнения, связывающие параметры фундаментальных взаимодействий со свойствами физического вакуума. Анализ полученных уравнений позволил сделать вывод о существовании в природе субнуклонного фундаментального взаимодействия и фундаментального объекта, характеризующегося среднеквадратическим радиусом 7,2 10-17 м. Этот объект, по нашему мнению, является партоном - материальной частицей, составляющей структуру нуклона. Полученные функциональные зависимости свидетельствуют о волновой природе материального самодвижения, резонансном механизме образования и стабилизации всех материальных структур и принципиальном единстве материального мира. Пространственно-электромагнитная модель позволяет рассматривать все фундаментальные взаимодействия, включая гравитационное, в рамках одного физического представления. Расчётные значения величин, полученные с применением пространственноэлектромагнитной модели, находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными, что свидетельствует о правильности данной модели, её соответствии физической реальности.
Физический вакуум рассматривается в новой модели как волновой векторный континуум, в котором пространственный вектор, имеющий три составляющих, характеризует свойство протяжённости (пространство), а электромагнитный вектор, имеющий две составляющих, характеризует электромагнитное свойство материи. Число составляющих пространственного вектора соответствует мерности наблюдаемого физического пространства. Число составляющих электромагнитного вектора соответствует двум видам реально наблюдаемых электрических зарядов и магнитных полюсов.
Колебания электромагнитной компоненты структуры физического вакуума приводят к образованию электромагнитных волн, или фотонов. Колебания пространственной компоненты структуры физического вакуума приводят к образованию про-
странственных волн, или нейтрино [11-13]. В математической модели физического вакуума электромагнитные колебания можно рассматривать как результат осциллирования электромагнитного вектора, с учетом его составляющих и взаимосвязи с пространственным вектором. Пространственные колебания можно рассматривать как результат осциллирования пространственного вектора, с учетом его составляющих и взаимосвязи с электромагнитным вектором.
Известно, что электромагнитное излучение обладает двойственной, корпускулярно-волновой, природой. Квант электромагнитного излучения называют «световым квантом» (das Lichtquant - термин, введенный Альбертом Эйнштейном в 1905 году) или «фотоном» (термин, введенный Гильбертом Льюисом в 1926 году). Пространственное излучение, по нашему мнению, также следует считать обладающим двойственной, корпускулярно-волновой, природой. Квант пространственного излучения мы предлагаем называть «спейстрон» (spacetron).
Для регистрации пространственных волн необходима специальная аппаратура. Существующие приборные комплексы ориентированы на измерение массы, электрического заряда, электрического и магнитного полей и не могут быть непосредственно использованы для измерения пространственных волн, являющихся иным видом материального излучения.
Примечание. Составляющие электромагнитного вектора абсолютного осциллятора можно, в принципе, рассматривать как два противоположных по знаку элементарных магнитных заряда [14]. В рамках такого рассмотрения процесс рождения пары «электрон - позитрон» являет собой превращение магнитных зарядов в электрические, а процесс аннигиляции электрона и позитрона - превращение электрических зарядов в магнитные. Из данной модели следует вывод об эквивалентности (равенстве) магнитного и электрического элементарных зарядов, а также массы и спина их носителей. Двухполюсность постоянного магнита обусловлена двухполюсностью структуры физического вакуума и взаимосвязана с ней. Магнитное поле вокруг постоянного магнита представляет собой поле квазиупругой деформации структуры вакуума. Монополюсный магнит получен быть не может. Монополь Дирака и любой другой магнитный монополь, как индивидуальная магнитная частица вещества, не существует в природе.
Из пространственно-электромагнитной модели материального континуума естественным образом вытекает решение проблемы нейтрино, не нарушающее фундаментальный философский принцип Оккамы.
Физический вакуум является материальной сущностью, одной из форм материального континуума. Физический вакуум взаимосвязан с веществом, образует с ним единую систему и участвует во всех наблюдаемых и регистрируемых процессах. Любой материальный процесс должен рассматриваться как протекающий во взаимосвязанной системе «вещество - физический вакуум». Это обстоятельство необходимо учитывать при расчете перераспределения энергии во всех материальных процессах, в частности, в ядерных процессах. Определенная часть энергии, которая, согласно результатам измерений, считается «исчезнувшей», или унесенной гипотетическими частицами нейтрино, в действительности переходит в энергию пространственных волн и как бы растворяется в физическом вакууме.
При рассмотрении бета-распада, распада нейтрона и других процессов микромира, протекающих во взаимосвязанной системе «вещество - физический вакуум», законы сохранения энергии и импульса не нарушаются во всех наблюдаемых случаях. Так, при бета-распаде энергия исходного ядра равна сумме энергий образовавшегося ядра, вылетевшей бета-частицы и образовавшихся одной или нескольких пространственных волн. Таким образом, при рассмотрении бета-распада в системе «вещество -физический вакуум» соблюдается баланс энергии. Следовательно, при объяснении ядерных процессов необходимость в гипотезе нейтрино, как индивидуальной вещественной частицы, полностью отпадает. Нейтрино следует рассматривать не как элементарную частицу, а как пространственную волну в материальном континууме.
Данная работа является обобщением и развитием наших предыдущих сообщений [11-15].
Литература
1. Кузнецов В.М. Концепции мироздания в современной физике. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2006. - 144 с.
2. Архангельская И.В., Розенталь И.Л., Чернин А.Д. Космология и физический вакуум. - М.: КомКнига, 2006. - 216 с.
3. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика. Т. 3. Физика элементарных частиц / 6-е изд. - М.: Изд-во «Лань», 2008.
4. Sachs M. The field concept in contemporary science. - Springfield: Charles C. Thomas Publishers, 1973. - P. 112.
5. Фридман А.А. Мир как пространство и время / 4-е изд. - М.: Изд-во «ЛКИ», 2007. - 112 с.
6. Астафуров В.И. К вопросу о физическом смысле математических моделей, объединяющих пространство и время в единую сущность: Доклад // III Междунар. науч. школа «Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ» (1 -13 июля 2007, г. Саранск): Программа. - Саранск: СВМО, 2007.
7. Георгиева М.И. О физической реальности пространственно-временного континуума // Тр. Всерос. астрономич. конф. - Казань: КГУ, 2007. - С. 416-418.
8. Астафуров В.И. О размерах абсолютного осциллятора // Препринт ВНИИНМ 4-51. - М.: ЦНИИатоминформ, 1989.
9. Моделирование физического вакуума и взаимосвязи фундаментальных взаимодействий / В.И.Астафуров, В.А.Борисов, М.И.Георгиева, А.М.Маренный // Препринт ВНИИНМ № 2007-1. - М.: ВНИИНМ, 2007. - 25 с.
10. Астафуров В.И. Новая математическая модель вакуума и ее возможные физические приложения // Современная математика и математическое образование, проблемы истории и философии математики: Тр. науч. конф. - Тамбов: Изд-во Першина Р.В., 2008. - С. 178-181.
11. Астафуров В.И. Моделирование структурной взаимосвязи элементарных частиц // Аналитические и численные методы моделирования естественнонаучных и социальных проблем: Сб. статей III Междунар. научно-технич. конф. (15-16 окт. 2008, г. Пенза) / Под ред. проф. И.В.Бойкова. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2008. С. 204-206.
12. Добрецов С.Л., Георгиева М.И., Астафуров В.И. Моделирование структурной взаимосвязи элементарных частиц (логикоматематический подход) // Науч. сессия-конф. секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» (23-27 ноября 2009, ИТЭФ им. А.И. Алиханова, г. Москва) [электронный ресурс] - Режим доступа: http://matras.itep.ru/npd2k09/1/ponbol/0FV/dobr.ppt
13. Астафуров В.И., Добрецов С.Л. Гипотеза о существовании пространственной волновой компоненты материального континуума // Науч. сессия-конф. секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» (23-27 ноября 2009, ИТЭФ им. А.И. Алиханова, г. Москва) [электронный ресурс] - Режим доступа: http://matras.itep.ru/npd2k09/2/cetbol/16.ppt
14. Astafurov V.I., Georgieva M.I., Marennyy M.A. New mathematical model of a physical vacuum and its application to the problem of magnetic charges // Moscow Intern. Symposium on Magnetism (June 20-25, 2008, Moscow, Russia): Book of Abstracts. - Moscow: MSU, 2008. - P. 514.
15. Астафуров В.И., Борисов В.А., Георгиева М.И. О природе нейтрино (философский и логико-математический подходы к проблеме) // Философские вопросы естественных, технических и гуманитарных наук: Сб. статей. - Вып. 4. - Т. 2. - Магнитогорск: МаГУ, 2009. - С. 26-31.