Этот «цифровой» физический мир
Шрифт:
Какова, теоретически, максимальная энергия связи, или, соответственно, каков максимальный дефект масс? Собственная частота пульсатора при связующих прерываниях не изменяется, и на одном «разрешающем» полупериоде прерываний должен укладываться, как минимум, один период собственных пульсаций – прерывания с большей частотой бессмысленны. Отсюда следует, что максимально возможная частота связующих прерываний равна половине собственной частоты квантовых пульсаций. В частности, у предельно связанной пары двух квантовых пульсаторов, имеющих одинаковые собственные частоты, дефект масс для каждого из них составляет 50%, а их энергия связи эквивалентна массе одного из них.
Какие же структуры вещества держатся на дефекте масс? Мы назовём, во-первых, нуклонные комплексы в составных ядрах (4.12), во-вторых, атомарные связки «протон-электрон» (4.9), и, в-третьих, предельно связанные электрон-позитронные пары (4.8).
4.8.
Согласно принципу автономных превращений энергии квантового пульсатора (4.4), у электрона (и позитрона) могут происходить лишь внутренние перераспределения его собственной энергии, кинетической энергии и энергии связи – но электрон не может (при постоянном гравитационном потенциале) ни приобрести дополнительной энергии откуда-то извне, ни отдать часть своей энергии куда-то вовне. Тем более, электрон и позитрон не могут полностью исчезнуть, превратившись в фотоны – которых нет в природе (3.11) – или, наоборот, фотон не может превратиться в пару электрон-позитрон.
Казалось бы, множество экспериментов, в которых исследовались аннигиляция и рождение электрон-позитронных пар, должно привести нас к выводу о том, что здесь логика «цифрового» мира не работает. Однако, наш анализ [Г4] этих экспериментов обнаруживает обратное. Экспериментальные тонкости, о которых авторы помалкивают, свидетельствуют о том, что за полную «аннигиляцию», а также за «рождение» электрон-позитронных пар нам выдают нечто совсем другое.
Между прочим, в опытах по аннигиляции электрон-позитронных пар тоже можно было бы наблюдать релятивистский рост энергии – если бы он имел место. Казалось бы: чем больше исходные энергии электронов и позитронов, тем больше должна быть энергия продуктов аннигиляции, т.е. гамма-квантов. Ничего подобного! Даже когда исходные частицы являются релятивистскими, из области аннигиляции выходит лишь узкополосное характеристическое гамма-излучение с энергией 511 кэВ [Д5]. Потому-то излучение аннигиляции обеспечивает одну из важнейших калибровок в гамма-спектроскопии [Д6]. Эти результаты надёжные, в отличие от результатов сегодняшних дней, из которых самый простенький – это, якобы, рождение струй тяжёлых частиц в результате почти встречного столкновения ультрарелятивистских электрона и позитрона. Никто там, на накопительных кольцах, не сталкивал электроны с позитронами поодиночке: схлёстывали встречные пучки тех и других, да весьма неслабые. Поэтому доказательств того, что струя тяжёлых частиц рождалась при столкновении лишь одной пары электрон-позитрон – разумеется, нет.
Обратите внимание: энергия аннигиляционного гамма-кванта, 511 кэВ, в точности соответствует массе электрона (или позитрона). Такой квант мог бы порождаться при соединении электрона и позитрона в предельно связанную пару (4.7), когда дефект масс у каждого составляет 50%. Тогда, при «аннигиляции», электрон и позитрон не исчезали бы полностью – всё происходило бы в согласии с принципом автономных превращений энергии (4.4). Предельно связанная электрон-позитронная пара не имела бы ничего общего с позитронием, т.е. электрона и позитрона, обращающихся около их общего центра масс – перед тем как проаннигилировать. Позитроний нестабилен, предельно же связанная пара должна быть стабильна. Имея массу электрона и нулевой электрический заряд, она вела бы скрытный образ жизни, не имея возможности входить в какие-либо структуры – и тогда неудивительно, что экспериментаторы могли не заметить её существование в природе. Впрочем, если предельно связанная пара приобрела бы энергию возбуждения 511 кэВ, то произошла бы диссоциация её на составляющие – что выглядело бы как рождение электрон-позитронной пары!
Как можно видеть, наш подход объясняет происхождение характеристического значения энергии гамма-квантов анигиляции – но на один акт аннигиляции должен приходиться один такой квант. Традиционный же подход, согласно которому электрон и позитрон при аннигиляции исчезают полностью, предсказывает появление двух характеристических квантов на один акт аннигиляции. Один или два характеристических кванта на один акт аннигиляции – что говорят эксперименты на этот счёт?
Видите ли, эксперименты как раз и ставились в расчёте на то, что при аннигиляции электрон и позитрон исчезают полностью, порождая два кванта по 511 кэВ. И что, по закону сохранения импульса – ведь ортодоксы полагают, что фотоны переносят импульс! – эти два кванта должны разлетаться в противоположных направлениях. И поэтому свидетельствами об актах аннигиляции служили одновременные срабатывания двух детекторов гамма-квантов, расположенных с противоположных сторон от области аннигиляции. Да, одновременные срабатывания детекторов – с точностью до временного разрешения схемы совпадений – имели место. Но имелись ли доказательства того, что детекторы срабатывали
Пионерской здесь считается статья Клемперера [К6], которая труднодоступна. К счастью, в статье [Б4] недвусмысленно сказано, что Клемперер «детектировал совпадающие импульсы с двух счётчиков Гейгера, расположенных вплотную к источнику излучения аннигиляции, так что телесный угол, в котором собирал излучение каждый из этих счётчиков, составлял почти 2» (перевод наш). Конечно, не могло быть гарантий, что совпадения не порождались квантами от независимых актов аннигиляции, случайно совпадавших во времени. Поэтому в дальнейшем исследователи старались улучшить угловое разрешение установки.
Бэринджер и Монтгомери [Б4] в качестве источника излучения аннигиляции использовали активированные кусочки фольги Cu64, спрессованные в маленькую «пилюлю», которая покрывалась тонким слоем свинца, не пропускавшим наружу позитроны. Такая «пилюля» излучала, практически, в полный телесный угол. Два счётчика располагались на равных расстояниях по разные стороны от неё – с возможностью механической отстройки от «правильной» геометрии, при которой источник и оба счётчика находились на одной прямой. Полученная скорость счёта совпадений, как функция угла отстройки от «правильной» геометрии, вызывает недоумение; мы воспроизводим диаграмму из [Б4] на Рис.4.8.
Рис.4.8
Сразу бросается в глаза, что уменьшение скорости счёта совпадений при увеличении угла отстройки выглядит неубедительно: подавляющее большинство точек даёт примерно одну и ту же скорость счёта. Более того: четыре точки, которые дают уменьшенную скорость счёта совпадений при больших углах отстройки, имеют, по сравнению с остальными точками, существенно меньшие доверительные интервалы. А поскольку эти интервалы «вычислены на основе количества отсчётов, взятых в обработку для каждой точки» (перевод наш), то неизбежен вывод: четыре названные точки были получены в иных условиях опыта, чем остальные, а именно – при существенно увеличенных выборках. Нетрудно видеть, к чему это должно было привести. У случайной последовательности импульсов интервалы между двумя соседними импульсами имеют гауссово распределение вероятностей с центром, соответствующим средней частоте появления импульсов. Увеличение выборки не сдвигает центр этого распределения, но изменяет его форму, увеличивая вероятности для значений интервалов в области центра распределения. Соответственно, при этом уменьшаются вероятности для значений интервалов на «крыльях» распределения – в том числе и для коротких интервалов, меньших временного разрешения схемы совпадений. В итоге, увеличение выборки в рассматриваемом эксперименте должно было привести к уменьшению вероятности срабатывания схемы совпадений – и, значит, именно к уменьшению средней скорости счёта совпадений.
Спрашивается: а зачем понадобилось прибегать к изменению условий опыта при больших отстройках от «правильной» геометрии? Мы сильно подозреваем: это понадобилось затем, что, при одинаковых условиях опыта, статистически значимого снижения скорости счёта совпадений при больших отстройках не наблюдалось. А это было прямым указанием на то, что схема регистрировала случайные совпадения – реагируя на кванты, появлявшиеся в независимых друг от друга актах аннигиляции.
С появлением более совершенных счётчиков, в частности, сцинтилляционных, эксперименты по уточнению «угловых корреляций» излучения аннигиляции были продолжены. Используя всё ту же идеологию регистрации совпадений, работали с излучением аннигиляции из различных образцов: непосредственно из активированных опилок Cu64 [Д7], из кварца [П1], из металлических фольг [Л3], из различных, в том числе диэлектрических, твёрдых веществ [П2] и даже из сжатых газов [Х1]. Но было здесь и важное методическое новшество: чтобы больше не нарываться на казус с не-уменьшением скорости счёта совпадений при отходе от «правильной» геометрии противоположного разлёта квантов, область аннигиляции стали прикрывать свинцовыми экранами, в которых делали отверстия для выхода квантов лишь двумя узкими противоположно направленными пучками. На эти-то пучки и «сажали» детекторы. Вот теперь, если сдвигали детектор в сторону от пучка, число его срабатываний уменьшалось, и, соответственно, уменьшалось число срабатываний схемы совпадений. Вот теперь всё выглядело так, будто продукты аннигиляции разлетались в согласии с предсказаниями высокой теории! Кстати, эта прогрессивная методика используется до сих пор. Вы, дорогой читатель, не представляете – как она веселит детей! «Это я тоже, - заливался один, - поставлю лампочку в ящик с двумя дырочками и докажу, что лампочка даёт лишь два узких лучика!»