Электронное нейтрино

Данная статья была написана Владимиром Горунович для сайта "Викизнание", помещена на этот сайт в целях защиты информации от вандалов, а затем дополнена.

Полевая теория элементарных частиц, действуя в рамках НАУКИ, опирается на проверенный ФИЗИКОЙ фундамент:

• Классическую электродинамику,
• Квантовую механику,
• Законы сохранения - фундаментальные законы физики.

В этом принципиальное отличие научного подхода, использованного полевой теорией элементарных частиц - подлинная теория должна строго действовать в рамках законов природы: в этом и заключается НАУКА.

Использовать не существующие в природе элементарные частицы, выдумывать не существующие в природе фундаментальные взаимодействия, или подменять существующие в природе взаимодействия сказочными, игнорировать законы природы, занимаясь математическими манипуляциями над ними (создавая видимость науки) - это удел СКАЗОК, выдаваемых за науку. В итоге физика скатывалась в мир математических сказок.

---

Электронное нейтрино ν_e - легчайшая элементарная частица с ненулевой величиной массы покоя, квантовое число L=1/2 (спин = 1/2) - группа лептонов, подгруппа электрона, электрический заряд 0 (систематизация по полевой теории элементарных частиц). В настоящее время, величина массы покоя электронного нейтрино оценивается физикой как 0.28 эВ, хотя полностью не исключена возможность, что эта величина в последующем окажется несколько меньшей.

Гипотеза о существовании электронного нейтрино была предложена Вольфгангом Паули в 1930 году, а экспериментально обнаружено в 1956 году командой под руководством Клайда Коуэна и Фредерика Райнеса.

1 Электронное нейтрино в полевой теории
2 Электрическое поле электронного нейтрино
3 Электронное нейтрино и фундаментальные взаимодействия
4 Молекулярные соединения электронных нейтрино
5 Роль электронного нейтрино в красном смещении
6 Роль электронного нейтрино в фоновом космическом излучении
7 Энергия солнечных электронных нейтрино и ее влияние на Землю
8 Поток солнечных электронных нейтрино
9 Электронное нейтрино и нейтринные осцилляции
10 Электронное нейтрино и "темная материя"

1 Электронное нейтрино в полевой теории

Согласно полевой теории элементарных частиц электронное нейтрино состоит из вращающегося поляризованного переменного электромагнитного поля с постоянной составляющей.

Энергетический баланс (процент от всей внутренней энергии):

• постоянное электрическое поле (E) - 0,51%,
• постоянное квантовое магнитное поле (H) - 0,05%,
• постоянное магнитное поле (H₀) магнитного момента - 1,68%,
• переменное электромагнитное поле - 97,76%.

Структура электронного нейтрино приведена на рисунке (E-постоянное электрическое поле ,H-постоянное магнитное поле, желтым цветом отмечено переменное электромагнитное поле).

Электрическое поле электронного нейтрино представляет собой дипольное электрическое поле с нулевым суммарным электрическим зарядом. Квантовое магнитное поле слабое, вследствие близости сегментов создающих магнитные поля противоположного направления.

Но согласно полевой теории элементарных частиц электронное нейтрино должно иметь еще и набор возбужденных состояний в соответствии с правилами квантования квантового числа V. Их масса будет выше величины массы покоя основного состояния (самого электронного нейтрино) в результате чего все они будут короткоживущими. Среди возбужденных состояний имеется одно (первое возбужденное состояние) с той же величиной спина (1/2), что у основного состояния и его легко спутать с новым лептоном, как это было с мюонным нейтрино и его первым возбужденным состоянием - "тау-нейтрино". В возбужденное состояние электронное нейтрино будет переходить в результате столкновения с другим электронным нейтрино и наличии достаточной кинетической энергии, например на Солнце или где-нибудь в межзвездном пространстве. При переходе в состояние с меньшей энергией (в том числе и в основное состояние) разница энергий будет излучаться в виде электромагнитного излучения.

2 Электрическое поле электронного нейтрино

В физике нулевая величина электрического заряда элементарной частицы не говорит об отсутствии у нее электрического поля.
Согласно полевой теории элементарных частиц, любая элементарная частица с квантовым числом L>0 обладает дипольным электрическим полем. В случае электронного нейтрино (L=1/2) это будет электрическое поле двух распределенных параллельных симметричных кольцевых электрических зарядов (+0.75e и -0.75e), среднего радиуса , расположенных на расстоянии .

Электрический дипольный момент электронного нейтрино P (согласно полевой теории элементарных частиц) равен:

где ħ - постоянная Планка, L - главное квантовое число в полевой теории элементарных частиц, e - элементарный электрический заряд, m₀ - масса покоя электронного нейтрино, m_0~ - масса покоя электронного нейтрино, заключенная в переменном электромагнитном поле, c - скорость света, P - вектор электрического дипольного момента (перпендикулярен плоскости электронного нейтрино, проходит через центр частицы и направлен в сторону положительного электрического заряда), s - среднее расстояние между зарядами, r_e - электрический радиус элементарной частицы.

Потенциальная энергия электрона в электрическом поле электронного нейтрино

Потенциал ϕ электрического дипольного поля электронного нейтрино в точке (А) в дальней зоне (r>>s) точно, в ближней зоне (10s > r > s) приблизительно, в системе СИ равен:

• в дальней зоне:
• в ближней зоне:

где θ - угол между вектором дипольного момента P и направлением на точку наблюдения А, r₀ - нормировочный параметр равен 1.5Lħ/(m_0~c), ε₀ - электрическая постоянная, r - расстояние от оси (вращения переменного электромагнитного поля) элементарной частицы до точки наблюдения А, h - расстояние от плоскости частицы (проходящей через ее центр) до точки наблюдения А, h_e - средняя высота расположения электрического заряда в нейтральной элементарной частице (равна s/2), |...| - модуль числа, P_v - величина вектора P_v. (В системе СГС отсутствует множитель .)

Напряженность E электрического дипольного поля электронного нейтрино в дальней зоне (r>>s) точно, в ближней зоне (10s>r>s) приблизительно, в системе СИ равна:

• в дальней зоне:
• в ближней зоне:

где n = r/|r| - единичный вектор из центра диполя в направлении точки наблюдения (А),точкой ∙ обозначено скалярное произведение, жирным шрифтом выделены вектора. (В системе СГС отсутствует множитель .)

Компоненты напряженности электрического дипольного поля электронного нейтрино (в дальней зоне (r > > s) точно, в ближней зоне (10s > r > s) приблизительно) продольная (||) (вдоль радиус-вектора, проведенного от диполя в данную точку) и поперечная (_|_) в системе СИ:

• в дальней зоне:
• в дальней зоне:
• в ближней зоне:
• в ближней зоне:

где θ - угол между направлением вектора дипольного момента P_v и радиус-вектором в точку наблюдения. (В системе СГС отсутствует множитель ).

Третья компонента напряженности электрического поля - ортогональная плоскости, в которой лежат вектор дипольного момента P_v электронного нейтрино и радиус-вектор, - всегда равна нулю.

Потенциальная энергия U взаимодействия электрического дипольного поля электронного нейтрино (v) с электрическим дипольным полем другой нейтральной элементарной частицы (2) (кроме электронного нейтрино) в точке (А) в дальней зоне (r > > s) точно, в ближней зоне (10s > r > s) приблизительно, в системе СИ равна:

• в дальней зоне:
• в ближней зоне:

где θ_v2 - угол между векторами дипольных электрических моментов p_v и p₂, θ_v - угол между вектором дипольного электрического момента p_v и вектором r, θ₂ - угол между вектором дипольного электрического момента p₂ и вектором r, r - вектор из центра дипольного электрического момента p_v в центр дипольного электрического момента p₂ (в точку наблюдения А). (В системе СГС отсутствует множитель .)

Как следует из уравнений, данные взаимодействия значительно слабее взаимодействий электронного нейтрино с заряженными элементарными частицами, но это все равно электромагнитные взаимодействия и с воображаемым слабым взаимодействием они никак не связаны.

Потенциальная энергия U взаимодействия электрических дипольных полей двух электронных нейтрино v на расстоянии (r) в дальней зоне (r > > s) точно, в ближней зоне (10s > r > s) приблизительно, в системе СИ равна:

• в дальней зоне:
• в ближней зоне:

где θ - угол между векторами дипольных электрических моментов обоих электронных нейтрино, θ₁ - угол между вектором дипольного электрического момента электронного нейтрино 1 p_v и вектором r, θ₂ - угол между вектором дипольного электрического момента электронного нейтрино 2 p_v и вектором r, r - вектор из центра дипольного электрического момента p_v электронного нейтрино 1 в центр дипольного электрического момента p_v электронного нейтрино 2. (В системе СГС отсутствует множитель .)

Нормировочный параметр r₀ вводится с целью уменьшения отклонения значения E, ϕ, U от рассчитанного с помощью классической электродинамики и интегрального исчисления в ближней зоне. Нормировка происходит в точке, лежащей в плоскости параллельной плоскости электронного нейтрино, удаленной от центра электронного нейтрино на расстояние (в плоскости частицы) и со смещением по высоте на , где m_0~ - величина массы заключенной в переменном электромагнитном поле покоящегося электронного нейтрино (для электронного нейтрино m_0~= 0.9776 m₀). Для каждого уравнения параметр r₀ рассчитывается самостоятельно. В качестве приблизительного значения можно взять 1.5 полевого радиуса:

Из всего вышесказанного следует, что электрическое дипольное поле электронного нейтрино, согласно законам классической электродинамики, будет взаимодействовать с заряженными элементарными частицами и атомными ядрами, в том числе с электронами и протонами. Энергия этого взаимодействия равна qϕ, где q - электрический заряд частицы или ядра, ϕ - потенциал поля. Слабость взаимодействия электронных нейтрино с веществом определяется большими линейными размерами электронного нейтрино, по сравнению с размерами атома. При разделении атомов на ионы, они теряют свою электрическую нейтральность. Следовательно, электронное нейтрино должно постепенно терять кинетическую энергию при прохождении через барионное вещество, в том числе и через вещество Земли или других планет, находящееся в расплавленном состоянии, т.е. при прохождении через расплавленную лаву. - Поток солнечных (звездных) электронных нейтрино будет разогревать планеты изнутри.

3 Электронное нейтрино и фундаментальные взаимодействия

Электронное нейтрино не обладает слабым взаимодействием, поскольку данного взаимодействия в природе нет.

Как и все элементарные частицы, электронное нейтрино обладает электромагнитными взаимодействиями и еще гравитационным взаимодействием.

Чрезвычайно слабое взаимодействие электронного нейтрино с веществом вызвано отсутствием электрического заряда (но у электронного нейтрино остается дипольное электрическое поле), большим размером радиуса (так, для электронного нейтрино r >3 ∙10^-5 см) и ничтожно малой плотностью массы.

4 Молекулярные соединения электронных нейтрино

Согласно полевой теории элементарных частиц электронное нейтрино должно взаимодействовать с другими электронными нейтрино своими электромагнитными полями. Пример потенциальной энергии взаимодействия пары электронных нейтрино лежащих в одной плоскости с антипараллельными спинами приведен на рисунке.

Потенциальная энергия взаимодействия двух электронных нейтрино с антипараллельными спинами

Из рисунка видно наличие потенциальной ямы глубиной 1,54 ∙10^-3ev с минимумом на расстоянии 8,5 ∙10^-5 см. Как видим, пара электронных нейтрино должна обладать связанным состоянием с нулевым спином с энергией порядка 0,72 ∙10^-3ev (более точную величину можно определить с помощью квантовой механики).

Это связанное состояние будет напоминать молекулу водорода с той разницей, что в данной "молекуле" (v_e2) электронные нейтрино взаимодействуют своими электромагнитными полями. В результате крайне малой величины энергии связи молекула v_e2 будет устойчивой в условиях близких к абсолютному холоду и при отсутствии столкновений с другими электронными нейтрино, и не только.
Электронные нейтрино могут образовывать и более сложные связанные состояния, с большей величиной энергии связи, например v_e4 (и др.). В результате во Вселенной должна существовать нейтринная форма материи в виде нейтринного газа, состоящего в основном из молекул v_e2, значительно реже v_e4.

Таким электронное нейтрино видится с точки зрения полевой теории элементарных частиц.

5 Роль электронного нейтрино в красном смещении

Согласно полевой теории элементарных частиц электронное нейтрино (как и любая другая элементарная частица) обладает постоянным электрическим и магнитным полем и переменным электромагнитным полем. Согласно классической электродинамики, электромагнитные поля электронного нейтрино будут взаимодействовать с другими электромагнитными полями, в том числе и с электромагнитным полем фотона. Таким образом, прохождение фотона достаточной энергии через молекулярное соединение электронного нейтрино (v_e2) может привести к его распаду на отдельные частицы и потерей фотоном малой части своей энергии. И чем большее расстояние фотон пролетит в космосе - тем больше он повстречает на своем пути молекулярных нейтрино значит и тем больше энергии он потеряет и соответственно сильнее будет красное смещение.

6 Роль электронного нейтрино в фоновом космическом излучении

При слиянии в межзвездном пространстве двух электронных нейтрино в молекулярное соединение (v_e2) будет выделяться энергия в виде электромагнитного излучения, равная энергии связи соединения. Длина волны такого излучения согласуется с максимумом фонового космического излучения (участок спектра 996), исторически (по ошибке) называемого реликтовым излучением.

Карта фонового космического излучения

Слияние пары соединений электронных нейтрино (v_e2) в более сложное соединение (v_e4) согласуется со следующим пиком (участок спектра 34) фонового космического излучения.

Спектр фонового космического излучения

7 Энергия солнечных электронных нейтрино и ее влияние на Землю

Поток солнечных электронных нейтрино через поверхность нашей планеты сегодня оценивается физикой как 0.66 ∙10¹¹ нейтрино/(см² ∙ с). Переносимая этими нейтрино кинетическая энергия, зависит от реакции, в которой они образовались:
p⁺ + p⁺ → ²Н + e⁺ + v_e - 0.4202 МэВ (1)
p⁺ + е^- + p⁺ → ²Н + v_e - 1,4422 МэВ (фиксир.) (2)
e^- + ⁷Be → ⁷Li + v_e - 0.862 МэВ (фиксир.) (3)
³He + p⁺ → ⁴Нe + e⁺ + v_e - 18.77 МэВ (4)
плюс β+ распады:
¹³N → ¹³C + e⁺ + v_e - 1.198 МэВ (5)
¹⁵O → ¹⁵N + e⁺ + v_e - 1.732 МэВ (6)
¹⁷F → ¹⁷O + e⁺ + v_e - 1.738 МэВ (7)
⁸B → ⁸Be + e⁺ + v_e - 16.957(14.06?) МэВ (8)

где указана максимальная энергия, уносимая нейтрино.

Большинство (около 91%) составляют электронные нейтрино реакции (1). Участникам эксперимента Borexino, удалось зарегистрировать следы солнечных электронных нейтрино других реакций.

Спектр солнечных нейтрино у источника

Согласно спектру солнечных электронных нейтрино (см. рис.), средняя энергия нейтрино реакции (1) у источника составляет 0.3 МэВ. Перемножив ее на площадь окружности с радиусом, равным среднему радиусу Земли (6371 км) и на поток солнечных электронных нейтрино, можно определить величину расчетной энергии, которая должна ежесекундно проноситься электронными нейтрино через Землю, без учета взаимодействий их с частицами на Солнце, и это будет (не менее):
0.3 МэВ/нейтрино ∙ 3.14159 ∙ 63710002 м² ∙ 0.66 ∙10¹⁵ нейтрино/(м² ∙ с) = 0.25248 ∙10²⁹ МэВ/с = 4.045 ∙10¹⁵ Вт.
Для сравнения, поток солнечной энергии электромагнитного излучения падающий на Землю, будет:
1367 Вт/м² ∙ 3.14159 ∙ 63710002 м² = 1.743 ∙10¹⁷ Вт.
Зная сферическое альбедо Земли (А=0.306), можно вычислить поток энергии электромагнитного излучения, поглощаемый Землей:
1.743 ∙10¹⁷ Вт ∙ (1-А) = 1.743 ∙10¹⁷ Вт ∙ (1-0.306) = 1.2096 ∙10¹⁷ Вт.

Но сегодня физика задалась вопросом: а из чего следует, что на подлете к Земле солнечные электронные нейтрино будут обладать такой же энергией, как и в момент рождения. На пути от ядра солнца до наших нейтринных детекторов они встретят гигантское количество элементарных частиц, с которыми будут взаимодействовать - а значит обмениваться энергией. И это будут не только частицы отбирающие энергию, но и частицы добавляющие энергию: например фотоны, а также релятивистские электроны и др. частицы Солнца.

Сегодня физика оценивает величину потока кинетической энергии, переносимого солнечными электронными нейтрино и поглощаемого верхней мантией Земли, как 8 ∙10¹⁵ Вт. По мере измерения реального спектра энергий солнечных электронных нейтрино, проходящих через Землю, данная величина будет уточняться.

И наконец цитата из новой статьи: "согласно полевой теории элементарных частиц, основным природным источником энергии землетрясений, вулканической деятельности, тектонической деятельности, геотермальной деятельности, теплового потока, исходящего из недр Земли, является поток кинетической энергии солнечных электронных нейтрино, возникающий в результате термоядерных реакций на Солнце и проходящий сквозь нашу планету", что является следствием наличия у нейтрино электромагнитных полей. Энергия солнечных электронных нейтрино разогревает в основном верхнюю мантию Земли - сегодня физика может это утверждать.

8 Поток солнечных электронных нейтрино

Наиболее чувствительным из созданных до настоящего времени типов нейтринных детекторов является галлиевый детектор электронных нейтрино с энергетическим порогом 0.233 МэВ. С его помощью производились эксперименты по регистрации потока солнечных электронных нейтрино GALLEX, SAGE и GNO. В результате этих экспериментов получены следующие данные:

• GALLEX (результат за период 1991-1997 гг) ...... 77.5(SNU)
• SAGE (результат за период 1990-2010 гг) ........ 65.4(SNU)
• GNO (результат за период 1998 - 2002 гг) ....... 65.2(SNU).

где SNU - солнечная нейтринная единица — единица потока, принятая в нейтринной астрономии.

Наиболее точным экспериментальным значением является результат эксперимента SAGE 65.4 (SNU), что составляет 50.3% от теоретически предсказанного значения 130±8(SNU).

Согласно полевой теории элементарных частиц, галлиевый детектор не может улавливать электронные нейтрино реакции (1) прошедшие через Землю и потерявшие при взаимодействии с электронами вещества планеты значительную часть своей кинетической энергии (до уровня не выше энергетического порога детектора). В этом случае будет регистрироваться только 50% от теоретически предсказанного значения - электронные нейтрино не прошедшие через всю планету. - Галлиевый детектор ловит солнечные электронные нейтрино реакции (1) только в светлое время суток, что составляет 50% от продолжительности года.

Относительно солнечных электронных нейтрино реакции (1) с энергиями ниже энергетического порога галлиевого детектора можно сказать следующее: это в момент рождения они имели эту энергию, а по пути к поверхности Солнца могли ее значительно набрать, например, от фотонов. Если на просторах Вселенной фотоны могут терять часть своей энергии, передавая ее нейтрино (см. Красное смещение) то, что запрещает им делать именно это на Солнце. - НИЧЕГО!!! Только плотность фотонов внутри Солнца будет в несравнимое число раз больше, да и плотность нейтрино будет соответствующей.

Таким образом, никакого дефицита солнечных электронных нейтрино реакции (1) составляющих около 91% всего потока солнечных электронных нейтрино в природе НЕТ! Имеет место потеря кинетической энергии солнечными электронными нейтрино от взаимодействия с электронами и ионами лавы при прохождении через вещество мантии Земли, делающая их невидимыми для нейтринного галлиевого детектора. - Сегодня физика может это утверждать.

9 Электронное нейтрино и нейтринные осцилляции

Понятное дело, поскольку нет дефицита солнечных электронных нейтрино реакции (1) составляющих около 91% всего потока солнечных электронных нейтрино (см. рис. Спектр солнечных электронных нейтрино) то и не было необходимости сочинять "научную" сказочку под названием "нейтринные осцилляции" - но раз ее сочинили и выдают за достижение науки, придется в ней разобраться.

Сначала цитата из Википедии: "Нейтри́нные осцилля́ции - превращения нейтрино (электронного, мюонного или таонного) в нейтрино другого сорта (поколения), или же в антинейтрино. Теория предсказывает наличие закона периодического изменения вероятности обнаружения частицы определённого сорта в зависимости от прошедшего с момента создания частицы собственного времени. Идея нейтринных осцилляций была впервые выдвинута советско-итальянским физиком Б. М. Понтекорво в 1957 году. Наличие нейтринных осцилляций важно для решения проблемы солнечных нейтрино."

А теперь критика:

Утверждение о возможности самопроизвольного превращения нейтрино в антинейтрино противоречит законам электромагнетизма. У частицы и античастицы со спином отличным от нуля будут противоположные знаки магнитных моментов. Из того, что физика пока не в состоянии измерить магнитный момент нейтрино еще не следует его отсутствие в природе. Магнитный момент есть у нейтрона (нейтральной элементарной частицы с полуцелым спином), его величина определяется квантовой механикой с поправками от полевой теории элементарных частиц. Магнитный момент есть и у всех других нейтральных барионов (со спином 1/2). Тогда что запрещает нейтрино иметь магнитный момент. - Кроме некоторых сказочных "теорий" ничего не запрещает.

Утверждение о возможности самопроизвольного превращения одного типа нейтрино в другой также противоречит законам электромагнетизма. У разных элементарных частиц разные наборы квантовых чисел и соответственно разные поля и величины массы покоя. Поле не может самопроизвольно стать другим - поля трансформируются по законам поля: электромагнитные поля - по законам электромагнетизма. Ну а то, что превращения одних типов нейтрино в другие кроме того являются издевательством над законом сохранения энергии - к сожалению, это стало нормой поведения некоторых современных "теорий", не утруждающих себя необходимостью считаться с законами природы.

Нейтрино могут превращаться друг в друга только в результате их реакций (распада или столкновений, при наличии достаточной кинетической энергии).
Понятно чего стоит "теория" предсказывающая наличие закона периодического изменения вероятности обнаружения частицы определённого сорта в зависимости от прошедшего с момента создания частицы собственного времени. - К физике это никакого отношения не имеет.

Не надо было заниматься подгонкой под экспериментальные данные - не пришлось бы сочинять сказку под названием "нейтринные осцилляции". Надо было внимательней посмотреть на работу галлиевого детектора и не забывать о том, что нейтрино это элементарные частицы и у них есть поля, в том числе и электромагнитные.

10 Электронное нейтрино и "темная материя"

Сначала немного физики: Согласно полевой теории элементарных частиц любая форма материи в природе (как видимая так и "невидимая") должна состоять из существующих в природе элементарных частиц или создаваться ими. Данная форма материи может переноситься элементарными частицами в реальном состоянии в соответствии с законами природы, в том числе и законом сохранения энергии. Ну а поскольку все элементарные частицы состоят из электромагнитного поля - то эта форма материи будет электромагнитной формой материи.

Таким образом, темная материя либо не существует в природе вообще, либо сводиться к электромагнитной форме материи. На роль имитаторов “темной” материи физика может отнести электронные нейтрино, в гигантских количествах испускаемые звездами. Нейтринная форма вещества является электромагнитной формой материи, слабо взаимодействующей с барионной формой вещества (фактически только через гравитацию - через нас ежесекундно проходит поток солнечных электронных нейтрино 0.66 ∙10¹¹ нейтрино/(см² ∙ с), а мы его не замечаем), и не совсем темной - оно испускает микроволновое фоновое космическое излучение, выдаваемое некоторыми "теориями"-сказками за реликтовое излучение. Но тогда предполагаемый сказочкой Большого взрыва возраст Вселенной (13,7 миллиарда лет) ничего общего с действительностью не имеет, что в 21 веке и установила Новая физика.

Владимир Горунович