Мюонное нейтрино (элементарная частица)

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 скатывается в мир математических сказок.

---

Мюонное нейтрино (ν_μ) - элементарная частица с ненулевой величиной массы покоя, квантовое число L=1/2 (спин = 1/2) - группа лептонов, подгруппа мюона, электрический заряд 0 (систематизация по полевой теории элементарных частиц).

Экспериментально обнаружено в 1962 году группой исследователей под руководством Леона Ледермана, Джека Стейнбергера и Мелвина Шварца.

1 Мюонное нейтрино в полевой теории
2 Электрическое поле мюонного нейтрино
3 Мюонное нейтрино и фундаментальные взаимодействия
4 Среднее время жизни мюонного нейтрино и продукты распада
5 Возбужденные состояния мюонного нейтрино
6 Мюонное нейтрино и нейтринные осцилляции

1. Мюонное нейтрино в полевой теории

Согласно полевой теории элементарных частиц мюонное 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 мюонного нейтрино приведена на рисунке.(E-постоянное электрическое поле ,H-постоянное магнитное поле, желтым цветом отмечено переменное электромагнитное поле).

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

2. Электрическое поле мюонного нейтрино

Согласно полевой теории элементарных частиц, любая элементарная частица с квантовым числом L>0 обладает дипольным электрическим полем. В случае мюонного 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 мюонного 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 мюонного нейтрино, m_0~ - масса покоя мюонного нейтрино, заключенная в переменном электромагнитном поле, c - скорость света, P - вектор электрического дипольного момента (перпендикулярен плоскости мюонного нейтрино, проходит через центр частицы и направлен в сторону положительного электрического заряда), s - среднее расстояние между зарядами, r_e - электрический радиус элементарной частицы.

Потенциал ϕ электрического дипольного поля мюонного 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 мюонного 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 мюонного 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: Файл:

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 мюонного нейтрино и радиус-вектор, - всегда равна нулю.

Потенциальная энергия U взаимодействия электрического дипольного поля мюонного нейтрино (v) с электрическим дипольным полем другой нейтральной элементарной частицы (2) (кроме электронного и мюонного 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 мюонного 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 мюонных 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 мюонных нейтрино, θ₁ - угол между вектором дипольного электрического момента мюонного нейтрино 1 p_v и вектором r, θ₂ - угол между вектором дипольного электрического момента мюонного нейтрино 2 p_v и вектором r, r - вектор из центра дипольного электрического момента p_v мюонного нейтрино 1 в центр дипольного электрического момента p_v мюонного 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 мюонного нейтрино, удаленной от центра мюонного нейтрино на расстояние (в плоскости частицы) и со смещением по высоте на , где m_0~ - величина массы заключенной в переменном электромагнитном поле покоящегося мюонного нейтрино (для мюонного 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 мюонного нейтрино, согласно законам классической электродинамики, будет взаимодействовать с заряженными элементарными частицами.

Несмотря на то, что математические выражения выглядят такими же, как и для электронного нейтрино, есть существенная разница:
* Мюонное нейтрино не может быть стабильной элементарной частицей, в отличие от электронного нейтрино,
* Во всех этих математических выражениях неявно присутствует m_0~, а она у мюонного нейтрино должно быть выше. Поэтому пространственные размеры, напряженность и энергия полей обоих нейтрино будут отличаться.

3. Мюонное нейтрино и фундаментальные взаимодействия

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

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

Мюонное нейтрино аналогично электронному нейтрино должно взаимодействовать с другими мюонными нейтрино с образованием связанного состояния. Но вследствие нестабильности мюонного нейтрино эти состояния будут короткоживущими.

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

4. Среднее время жизни мюонного нейтрино и продукты распада

Согласно полевой теории элементарных частиц, мюонное нейтрино должно быть нестабильной элементарной частицей и его масса покоя должна быть больше чем у электронного нейтрино. Если величина его массы покоя будет более чем в 3 раза превышать величину массы покоя электронного нейтрино, то у мюонного нейтрино будут следующие каналы распада:

ν_μ → v_e + n(v_e + v*_e)
ν_μ → v_e + nϒ

где v* - антинейтрино (если найду как нарисовать черту сверху - поменяю), n=1,2,3, ... зависит от разности масс покоя ν_μ и ν_e.

Эксперимент К2К (КEK-to-Kamioka) позволил сделать предварительную оценку среднего времени жизни мюонного нейтрино как не более 10^-3 секунды. В дальнейшем, эта характеристика мюонного нейтрино будет уточняться физикой.

5. Возбужденные состояния мюонного нейтрино

Согласно полевой теории элементарных частиц, мюонное 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 мюонного нейтрино) в результате чего все они будут еще более 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 и произошло с первым возбужденным состоянием, получившим историческое название - "тау-нейтрино". В возбужденное состояние мюонное нейтрино будет переходить в результате столкновения с другим мюонным (или электронным) нейтрино и наличии достаточной кинетической энергии. При переходе в состояние с меньшей энергией (в том числе и в основное состояние) разница энергий будет излучаться в виде электромагнитного излучения или пар электронное нейтрино - электронное антинейтрино, если на это будет достаточно энергии.

6. Мюонное нейтрино и нейтринные осцилляции

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."

Поскольку физика в 2013 г. установила отсутствие дефицита солнечных электронных нейтрино реакции (p⁺ + p⁺) составляющих около 91% всего потока солнечных электронных нейтрино, поэтому нет необходимости вводить нейтринные осцилляции.

Кроме того, самопроизвольное превращение нейтрино в антинейтрино противоречит законам электромагнетизма, а самопроизвольное превращение одного типа нейтрино в другой тип нейтрино противоречит не только законам электромагнетизма, но и закону сохранения энергии. Противоречие законам электромагнетизма обусловлено различием электромагнитных полей и магнитных моментов (пока не измеренных) у нейтрино. Противоречие закону сохранения энергии обусловлено различием величины масс покоя, возникающее в результате различия квантовых чисел нейтрино и соответственно их электромагнитных полей.

Таким образом, нейтринные осцилляции не могут существовать в природе (независимо от решений Нобелевского комитета по физике). Вместо этого в природе имеют место распады нестабильных более тяжелых мюонных нейтрино и их возбужденных состояний, а также реакции с участием нейтрино.

Владимир Горунович