Asszem Hawking-sugárzás a nem forgó feketelyukból is jön, illetve hát van jósolva hogy jönne. Ergoszférája viszont csak a forgónak van. Energiát kicsatolni a forgó feketelyukból az ergoszférán keresztül lehet, de az nem a Hawking-sugárzás.
A Napban csak kb. 14millió fokig megy fel a hőmérséklet, a tauon tömege meg kb. 2GeV, ami kb. 20billió foknak felel meg. Ha volna is negyedik részecskegeneráció, annak is csak 20billió foknál jóval magasabb hőmérsékleten volna érdemi befolyása a folyamatokra.
Úgy tudom, hogy nem a nap vizsgálatából, hanem kozmológiai összefüggések alapján vélik úgy, hogy nincs 4. részecskegeneráció. Az ősrobbanás után nem sokkal egy ideig ugyanis megvolt a 20billió fok.
Alapvetően senki sem tudja, hogy miért nincsen, illetve hogy miért van pont 3. Talán majd a húrelméletből kijön ez is. Vagy nem. Egyelőre sok tökös részecskefizikus nagyon odavan a húrelméletért, mások meg nagyon utálják. A népszerűségében elég nagy szerepe van annak, hogy a Phd megszerzésének esélyét a húrelmélettel foglalkozás jelentősen megdobja. De annak is, hogy mivel még újabb gyorsító építésére pillanatnyilag nincs sok remény, egyszerűen nem marad más, mint nézni a papírokat és megpróbálni kezdeni valamit azzal, amit eddig találtunk.
Ha az LHC-t bezárják, a nagy gyorsítók korának vége. Van még szó egy lineáris gyorsítóról, ami sokminden pontosabb megmérését lehetővé fogja tenni, de várhatóan nem lesz alkalmas új részecskék felfedezésére.
Sokan agyalnak teljesen más elvű gyorsítókon. Például részecskék gyorsításán fókuszált lézernyalábbal rádióhullámok helyett. Ha jól tudom, laborban sikerült mág 2MeV-re gyorsítani elektronokat pár centist úton.
Egyes perverzek agyában fotongyorsító is felmerült. Ez azért perverz, mert a józan paraszti ésszel ellentétes, hogy hogyan lehetne gyorsítani a fotont. Nem is lehet, az energiáját viszont meg lehet növelni columb kölcsönhatással. A fotongyorsító nagy előnye volna, hogy a foton kölcsönhat elektromágnesesen (szóródik az elektronon), ezért jól tudjuk kezelni - viszont maga nem töltött, ezért nincsen a fékezési sugárzás miatti energiaveszteség.
Bázistranszformációval a te három leptonszámodat át lehet számolni: egyetlen leptonszám és generáció kvantumszám.
A megmaradási törvényeknek továbbra is fenn kell állnia. Tény, hogy nincs részecske, aminek egyszerre elektron-leptonszáma és müon-leptonszáma is volna.
A kvantumszámok eléggé esetleges dolgok. Például a 60-as évekig úgy véltük, hogy a részecskék töltése egy fix elemi töltés egész számú többszöröse. Aztán felfedezték a kvarkokat, a harmad és kétharmad töltésükkel. A dolog értelmezése az, hogy a kvarkok töltése tört is lehet. Ténylegesen meg az van, hogy valójában az elemi töltés nem akkora, mint az elektron töltése, hanem annak csak a harmada, viszont a 60-as évekig valamiért csak hárommal osztható töltésű részecskéket láttunk. Alapvetően csak megszokásból maradt az elemi töltés ugyanannyi. Meg azért, mert igazából tökmindegy.
Hasonlóképpen történeti oka van annak, hogy vannak a feles és egész spinű részecskék. Lehetne olyan kvantumszámokat használni, ahol a spin kvantuma nem h hanem h/2. És akkor ehelyett páros és páratlan spinű részecskékről beszélnénk. Alapvetően ennek is a megszokás az oka.
Mindezek az átnevezések ugyanis csak a fejünkben történnének meg, a természet attól még maradna ugyanolyan. Ezzel az erővel a métert is átdefiniálhatnánk például egy yard-ra, át kellene írni az összes törvényben a konstansokat, de attól az elméletek még maradnának ugyanazok.
"that's another fantasy devised by Hawking to "save" his insufficient analogy."
Nem! Ezekkel az ergo-szférában keletkező virtuális részecske-antirészecske párokkal nem Hawking állt elő, hanem Penrose. De ez egy gyökeresen különböző összetevője a fekete lyukak párolgásának, és nem valami pusztán laikusoknak szóló mese. Hawking pedig csak ezt részletezte abban a népszerűsítő könyvben, mert a fotonok kisugárzását jelentő Hawking párolgás keletkezési módját sokkal nehezebb személetesen elmondani.
A Hawking folyamat tehát egyáltalán nem fermionok, hanem bozonok (történetesen fotonok) kisugárzásáról szól. Márpedig a fotonok, a bozonokhoz illő módon, pontosan megegyeznek saját antifotonjaikkal. A fekete lyukak ilyen fotonsugárzása ráadásul éppen termikus energiaeloszlású. Lényegében arról van szó, hogy a fekete lyuk közelében a QED fotonmezeje (ez az a téridőben eloszló mező, aminek gerjesztéseit nevezik fotonoknak) úgy torzul, hogy a mezőnek az a kvantumállapota, ami az ergoszférában elhelyezkedő megfigyelő rendszere szerint gerjesztetlen nullafotonos vákuumállapot, egy végtelen távoli megfigyelő rendszerében sokfotonos gerjesztett állapotnak felel meg.
A téridő görbületei természetesen energiát tárolnak, de az persze külön magyarázatra szorul, hogy ez a gravitációs energia mégis miként sugárzódik ki elektromágneses formában, sőt speciálisan termikus eloszlású fotonok formájában a Hawking folyamatban, vagy fermionok formájában a Penrose folyamatban. Nem pedig mondjuk gravitációs sugárzás formájában. Ami persze szintén megtörténik például két fekete lyuk egymásba spirálozásakor. De egyszerű, stacionáriusan forgó, vagy gömbszimmetrikus összeomlásban lévő tömegek nem sugároznak gravitációsan, lévén, hogy a gravitációs hullámoknak nem létezik mono- vagy dipólusos összetevője. A legalacsonyabb, a quadrupól momentum.
The major problem with Hawking's explanation of his own theory is that he takes a calculational tool — the idea of virtual particles — and treats that tool as though it's equivalent to physical reality. In reality, what's happening is that the curved space around the black hole is constantly emitting radiation due to the curvature gradient around it, and that the energy is coming from the black hole itself, causing its event horizon to slowly shrink over time.
Black holes are not decaying because there's an infalling virtual particle carrying negative energy; that's another fantasy devised by Hawking to "save" his insufficient analogy. Instead, black holes are decaying, and losing mass over time, because the energy emitted by this Hawking radiation is slowly reducing the curvature of space in that region. Once enough time passes, and that duration is enormous for realistic black holes, they will have evaporated entirely.
Itt azt írják, hogy a görbült téridő sugároz, és csak úgy veszít az energiájából. De mi az, hogy veszít az energiájából? Mondjuk van egy almám, lerakom, Hawking-sugároz, és kevesebb lesz az energiája? Ez mit jelent, egyáltalán? Az alma energiája megkapható abból, hogy melyik részecskéje hol van, és mekkora a sebessége, ez nem tud veszíteni az energiájából (?)
„Egyelőre arra sincsen semmi bizonyíték, hogy a gravitáció kvantumos volna, illetve hogy leírható volna a jelenlegi kvantummechanikával. Az összes, amink van, az annyi, hogy detektáltak gravitációs hullámokat, ezek olyanok és akkorák, amilyenek az általános relativitáselméletből kijönnek. Ez azonban nemhogy nem kvantumos elmélet, de konkrétan ellentmondásban is van a kvantummechanikával és a GR-t QM-mel összeegyeztetni nem lehet.”
Én azt gondolom, hogy ez a matematikus-fizikusok problémája, nem a laikusoké. Egy kibicnek semmi se drága. :)
Az elemi részecskékből három generációt ismerünk. (Ha jól emlékszem, Patkós leírja a könyvében, hogy bizonyos napfizikai folyamatok alapján csak három generáció létezik, nincs több. - Vigyázat! Ezt csak a jelenleg ismert energiaszinteken jelenthetjük ki. Egy tapasztalati formulát soha nem szabad túlextrapolálni.)
Bázistranszformációval a te három leptonszámodat át lehet számolni: egyetlen leptonszám és generáció kvantumszám.
De - mint említettem - számomra ez csak szubatomi kémia.
Azt kellene kideríteni, hogy a megmaradási törvények mögött milyen folyamatok vannak.
Például ha megnézed, egy nagy stabil örvény körül hemzsegnek a kisebb örvények. Ezek egy része stabil, másik része instabil. És ez - látható mérettartományban - nagyon hasonlít az öltöztetett elektron fotonruhájához.
Igen. Van három leptonszám és egy barionszám. Mind a négy külön-külön marad meg a Standard Modellben.
Az egy új fejlemény, hogy kísérleti bizonyíték van rá, hogy a három leptonszám, külön-külön annyira azért mégsem marad meg. Konkrétan, a napban csak elektron-neutrinók tudnak keletkezni, mert csak olyan folyamatok zajlanak benne. Ezzel szemben viszont müon-neutrinó is jön belőle, elektron-neutrinó pedig jóval kevesebb jön, mint kellene. Tehát a müon-neutrinó elektron-neutrinóvá tud alakulni és viszont. A Standard Modellnek erre nincsen magyarázata.
Másik viszonylag új fejlemény, hogy pár évtizede kiderült, hogy a GUT skálán az erős és az elektrogyenge kölcsönhatás feltehetőleg egyesül. Ha igen, és a részecskefizika azon az energián is úgy működik, mint az elérhetőeken, akkor a proton, ha nagyon-nagyon lassan is, de valószínűleg le tud bomlani egy pozitronra és egy fotonra (ez sem biztos amúgy, vannak stabil protonos GUT modellek is, de nem ez a mainstream). Kísérleti bizonyítékot erre hiába kerestek eddig, de ha találnának, akkor a Standard Modellnek erre sem volna magyarázata. Ha a proton tud bomlani, akkor viszont sem a leptonszám(ok), sem a barionszámok nem maradnak meg, ezek különbségei viszont továbbra is. Tehát, egy barion le tud bomlani egy antileptonra és viszont, csak épp nagyon ritkán tesznek ilyet.
Nem csak ott, ott már a gravitáció is belépne, mint negyedik játékos.
Áruljuk el a többieknek, hogy miről van szó.
A kölcsönhatások csatolási állandója egyáltalán nem állandó, hanem a felső határfrekvenciától függ.
Ezt persze energiában és hullámhosszban is ki lehet fejezni.
Ami energiában fölötte van (vagyis kisebb hullámhosszon) az fekete doboz. Feynman pedig a fekete doboz bemeneteit és kimeneteit könyveli. Ez megy be, az jön ki.
először lesz belőle egy müon-neutrinó és egy Z bozon, aztán ez a Z bozon bomlik tovább elektronra és elektron-antineutrinóra.
Amikor két lépésre bontod, ott lényegében csökkentetted a hullámhosszat. Vagyis a külső fekete dobozodat felnyitottad.
Egyébként ezeket a dolgokat csak nagyon felszínesen tanulmányoztam, mert a fundamentális egyetlen közös mező elgondolásomhoz gyűjtök információt.
Nos én alapvetően csak egy laikus vagyok aki sokat olvasott. Amit olvastam, annak a lényege az, hogy a kvantumtérelméletnek sok verziója van. Legjobban a feynmann-féle path integral formalizmust szeretik, mert azzal lehet számolni a legjobban, de a többi is ekvivalens vele.
A lényege mindnek a hamilton- vagy lagrange-mechanika a mezők között. Ennek egy központi eleme az action, ami az energia integrálja egy adott path-on, tehát lényegében az események egy vonalán. A rendszer tényleges viselkedését pedig az adja meg, hogy integrálni kell az akciót az összes lehetséges path-on, és ezeknek a szuperpozíciója. Minél nagyobb az action, tehát minél többet biliárdoztunk (minél több/nagyobb virtuális részecske megjelenéséhez-eltűnéséhez volt szükség az adott folyamathoz), annál kisebb súllyal számít bele az összképbe. A megmaradási törvényeket sértő path-ok pedig nulla súllyal játszanak.
Kiszámolni egy ilyet én egyáltalán nem tudok, én csak egy laikus vagyok. Csak a logikáját ismerem.
Viszont. Mindez abból a megfigyelésből származik, amit, ha jól rémlik, még Newton tett annak idején. Ő azt figyelte meg, hogy amikor a fénysugár útvonalát számolgatja lencsék és tükrök között, valamiért mindig a lehetséges legrövidebb úton jut el a szemedbe. Később Lagrange- és Hamilton is sokat agyaltak ezen, mégpedig azért, mert a bolygópályák számolgatása pusztán newtoni mechanikával rendszeresen megoldhatatlan problémákhoz vezet (innen származik az "elliptikus integrál" is, mint a kiintegrálhatatlan függvény szinonimája). Végül lecserélték a newtoni axiómákat egy ekvivalens formalizmusra, ami erők és gyorsulás helyett energiákkal számolt (a helyzeti- és kinetikus energiák összegével illetve különbségével), és végre ki tudták számolni vele, hogy kedvenc aszteroidájuk hol lesz az égen két hét múlva.
Na most a kvantummechanikában viszont nem pozíciója és sebessége van egy részecskének, hanem egy hullámfüggvénye van a pozíció-lendület térben. Egyszerűen kiszámolni a hullámfüggvényt pedig úgy lehet, hogy az a Hamilton-operátor sajátfüggvénye, a hamilton-operátor pedig a részecske kinetikus + potenciális energiája összegének az operátora. De ez most mindegy, mert ez a kvantummechanika, a kvantumtérelmélet pedig egy ehhez képest is következő lépés.
Itt nem részecskék vannak hullámfüggvényekkel, hanem mezők. Ezek végtelen (alef-1) ponton hatnak kölcsön. Ha jól tudom, itt megint determinizmus van (viszont részecskét csinálni belőlük, a maga nemdeterminisztikus pozíciójával, megintcsak nem egyszerű), viszont ki lehet számolni velük különböző folyamatok valószínűségét.
Most minden diplomáciai érzékemet elő kell vennem, mert nem akarlak megsérteni, és nem akarom letörni a lelkesedésedet. Amit itt leírtál, azt szubatomi kémiának nevezem, és sajnos nekem nincs hozzá affinitásom. Az egyik előadásában David Tong is azt mondta, hogy az ilyen ökölszabályok miatt hagyta abba a kémia tanulmányait, és inkább fizikus lett.
még ennél is sokkal viccesebb
Azt csak a laikus érdeklődőknek mondják, hogy a virtuális részecskék előugranak, mint nyúl a bokorból. A virtuális részecskék statikusan ott vannak, mint valószínűségi hullám. (Vannak pillanatok, amikor ezt érteni vélem - most éppen nem.)
Nem csak ott, ott már a gravitáció is belépne, mint negyedik játékos. Ez 10^19 GeV-nél volna, és lövésünk sincs, hogy mi van ott.
Amiről én beszélek, az GUT skála, ez már 10^16 GeV-nél megvan. Ide sejtenek protonbomlást és X/Y bozonokat, meg leptokvarkot.
Az LHC 7000 GeV-et tud és egyelőre nincs reális remény akár csak egy 100000 GeV-es gyorsítóra se (itt volna kb. az a limit, amit az emberiség még össze tudna rakni - száz km-es alagút és még sokkal jobb szupravezetők/hűtés kellene hozzá, meg egy saját atomerőmű tápnak).
Még egy olyan alapvető probléma van, hogy eléggé úgy néz ki, hogy az LHC energiája és a GUT skála között alapvetően semmi nincsen. Ez elméletileg legalábbis érdekes, szociálisan viszont óriási katasztrófa: senki sem fogja finanszírozni az ezerszer erősebb gyorsító technológiájának a kifejlesztését, ha tudjuk, hogy úgysem találna semmit. Ha viszont ezt nem fejlesztik ki, akkor a billiószor erősebb gyorsító sohasem lesz kifejlesztve. Tehát sohasem tudjuk meg, hogy ténylegesen mi is van a GUT-nál.
A jelenlegi elméletek, mint a húrelmélet is, emiatt eléggé elmentek egy kísérleti ellenőrzés nélküli, tisztán számolgatós irányba. Nagyon sokan ezt óriási veszélynek tartják. A papír az mindent elbír, de pusztán képletekből Star Trek meg antigravitációs űrhajó sose lesz. Ezekhez labor is kellene, de hát nem tudjuk megcsinálni. Nincs rá pénz, és sose lesz (kétszer ennyi zsozsót még talán össze lehet kalapozni, milliószor ennyit nem).
Igen, tehát leptonszámból nem 1 van, hanem 3: elektron-leptonszám, müon-leptonszám és taon-leptonszám. Ezeknek egymástól függetlenül is meg kell maradniuk, és általában meg is maradnak. Az SM-ben mindig megmaradnak.
Ezért kell a müonnak elektronra, elektron-antineutrinóra és müon-neutrinóra lebomlania. Csak simán elektronná (meg egy jó nagy gammává) nem bomolhat, akkor elveszne egy müonság és kapnánk egy elektronságot a semmiből. Ilyen nincsen.
Az egyetlen kivétel az az, hogy müon-neutrinóból néha lehet elektron-neutrinó és viszont (meg tau is). Erről egyelőre senki sem tudja biztosan, hogy ez hogyan lehet, de ki van mérve. (A mérési eredményekből pedig kijön a neutrinók nyugalmi tömege négyzeteinek is a különbsége. Sajnos magukra a tömegekre ebből csak egy alsó határ jön ki, valamint az, hogy nullánál nagyobbak. Ezért továbbra sem tudjuk, hogy mekkorák a neutrinók. Tökös részecskefizikusok azért elég jól sejtik, hogy pártized eV körül vannak, és kb. egyformák. Eközben a müon kétszázszor nagyobb tömegű, mint az elektron. Az sem ismert, hogy melyik neutrinó nehezebb, elvileg lehet, hogy a müon-neutrinó könnyebb az elektron-neutrinónál.)
bizonyos görbék meghosszabbítva elég gyanúsan egy pontba tartanak
Ha jól emlékszem,ezek a görbék eléggé a Planc-energia közelében találkoznának, attól meg még a jelenlegi kísérletek elég messze vannak. Viszont egyesek már felvetették azt is, hogy a görbék találkozásán túl is lehet valami.
Erre próbálok modellt készíteni. Feltételezve, hogy ezek a részecskék ugyanannak a fundamentális mezőnek a rezgései, és ebben a mezőben bizonyos szimmetriák megmaradnak.
A graviton kvantumja akkora lenne, mint a fotonnak. Ez azért van, mert a c és a h igazából nem a foton, hanem a világegyetem tulajdonságai. Az csak a foton tulajdonsága, hogy éppen c-vel megy és az energiája a h-szorosa a frekvenciájának. A graviton tulajdonságai ugyanezek volnának. (Más dolgokban lényegesen eltérne a fotontól, például kettes spinű míg a foton egyes spinű).
Az egész koncepció viszont tökéletesen elméleti terep, semmi jelenlegi részecskefizika (pl. amiket korábban írtam) nem tudja leírni őkelmét. Egyelőre arra sincsen semmi bizonyíték, hogy a gravitáció kvantumos volna, illetve hogy leírható volna a jelenlegi kvantummechanikával. Az összes, amink van, az annyi, hogy detektáltak gravitációs hullámokat, ezek olyanok és akkorák, amilyenek az általános relativitáselméletből kijönnek. Ez azonban nemhogy nem kvantumos elmélet, de konkrétan ellentmondásban is van a kvantummechanikával és a GR-t QM-mel összeegyeztetni nem lehet. Lehet csinálni viszont egy harmadik elméletet, aminek nagy tömegnél a GR, részecskeméretben pedig a QM volna a határesete. Ezekkel tele lehet írni könyvtárakat és kapni értük (szerintem megérdemelt) doktorikat, választ adni a kérdésedre viszont egyelőre nem tudnak.
Jelenleg a húrelmélet a legnépszerűbb elmélet és sok ígéretes produktuma van. Másrészt viszont kérdéses, hogy ez azért van így, mert tényleg ilyen a világ, vagy azért, mert erre gyúrva lesz Phd-je John Smith fizikus frissen végzett MSc-nek (kitalált név). Neki lehetne évi 150ezer dolláros induló fizetése ha részvényeket számolni menne a Morgan Stanleyhez és napi átlag 4-6 órát kellene ténylegesen is dolgoznia. De ő inkább megelégszik 60ezer dollárral és napi 12 órákat dolgozik, 4-8 éven át, kőkeményen, úgy, hogy az esélye a Phd-re kb. 20% (a 80% az, hogy kirúgják az egyetemről és elmegy a Morgan Stanleyhez a 150k-ért, ez nő kb. 250-re mire negyvenes lesz, viszont sohasem lesz belőle fizikus Phd).
Mindezeket azért csinálja, mert őt is piszkosul érdekli, hogy a QM a GR-rel hogyan tehető össze.
Na most John Smith élethelyzete, meg a standard modell fölötti elméletek jelenlegi, egymáshoz viszonyított helyzetének egymásra hatása azt valószínűsíti, hogy John Smith a húrelméletre fog gyúrni a legnagyobb valószínűséggel. Ez tehát egy szociális effektus ami független attól, hogy a világ ténylegesen milyen, és a húrelmélet sok ellenzője (szintén olyanok voltak 20 éve, mint John Smith) emiatt eléggé ideges is.
a három kvarkból álló összetett részecske hogyan tud elveszíteni egy kvarkot valamilyen bomlás során? A fene tudja.
Mottó: sötétben minden tehén fekete.
A kvarkokat jól lehet látni szórási kísérletekkel. De azt nem tudhatjuk, hogy mi van a proton hasában, amikor éppen nem gyomrozzuk. (Mit csinál a szél, amikor nem fúj?)
Hú, te itt többet tudsz a kelleténél. Ameddig lenyomozom az IP-det, addig kiegészítenélek.
Írod:
A proton kvarkokból áll. Egy hadron hogyan bomolhat el mégis leptonokká? Sem elektronok, sem neutrínók nincsenek benne.
Egyelőre nem tudni biztosan, hogy lebomolhat-e, de expertek inkább fogadnának arra, hogy le. Erre több dolog is utal (egyrészt a különböző fajta neutrinók egymásba tudnak alakulni, másrészt bizonyos görbék eléggé úgy görbülnek, hogy 10^16 GeV energia körül az erős kölcsönhatás gyaníthatólag be fog tudni lépni a gyenge és az elektromágneses mellé harmadik partnernek). De konkrét kísérleti bizonyíték, jól mondod, hogy nincsen.
Van viszont egy csomó elmélet. Ezek mindegyike rendes elmélet, konkrét mechanizmussal, ami a jelenlegi kísérleti eredményeknek nem mond ellent. Másrészt viszont kísérleti bizonyíték sincs rájuk. Azt viszont el tudom mondani, hogy az egyik legéletszerűbbnek mi a lényege: az X és Y bozonok. Ezek olyasmik, mint a W és Z bozonok a gyenge kölcsönhatásban, tehát:
tömegük böhöm nagy
nagyon rövid ideig léteznek, nehéz őket megfigyelni
a röpke kis életük követkeményei viszont nagyon is jól láthatóak
Például, amikor a müon elbomlik elektronra és két neutrinóra, az ténylegesen egy kétlépéses folyamat: először lesz belőle egy müon-neutrinó és egy Z bozon, aztán ez a Z bozon bomlik tovább elektronra és elektron-antineutrinóra. Ha ez a Z bozon nem volna, akkor a müon nem tudna bomlani, és egy stabil részecske volna. Tehát, habár a W és Z bozonok konkrét megfigyelése igen nehéz feladat, létezük következményei (pl. bármelyik radioaktív béta-bomlás) viszont már jól láthatóak.
Az X és Y bozonok olyanok, mint a W és Z, csak éppen nem egyik leptont vagy kvarkot alakítanak egy másik leptonná vagy kvarkká, hanem kvarkot is tudnak leptonná vagy viszont.
Ezek böhöm nagy részecskék, darabja olyan nehéz, mint 10^16 db proton. Emiatt rendkívül instabilak. Emiatt ha létre is jönnének, olyan gyorsan elbomlanának, hogy bármire csak annyira kis valószínűséggel volna hatásuk, hogy semmilyen kísérleti eredményt megfigyelhető mértékben eddig befolyásolni nem tudtak.
Az elméleti koncepció a következő. Van a proton, ez ugye 2db "u" és 1db "d" kvark. u+u+d.
Az Y bozon pedig háromféleképpen tud lebomlani:
- lehet belőle egy pozitron és egy anti-u kvark
- egy d kvark és egy u kvark
- vagypedig egy anti d kvark és egy anti elektron neutrinó
Ugyanezen reakciók visszafele is le tudnak játszódni, tehát például egy anti elektron neutrinó elég energikusan belecsapódva egy d-kvarkba, csinálhat egy Y bozont.
Igen régen, az ősrobbanást követő töredék másodpercekben, még olyan meleg volt, hogy volt a részecskéknek elég energiája ilyesféle reakciókhoz. Itt gyanítják annak is az okát, hogy rendes anyagból egy picit több keletkezett, mint antianyagból.
Egy példa egy protonbomlásra a következő reakció.
1. Induljunk ki egy protonból (u+u+d)
2. Kapjon egy akkora fotont, ami elég egy Y és anti-Y részecskepár keltésére. Van tehát u+u+d+Y+antiY
3. Az Y bomoljon le pozitronra és anti-u -ra. Van tehát ez: u + u + d + e+ + anti-u + anti-Y
4. Az anti-Y bomoljon le anti-d -re és anti u-ra. Van tehát ez: u + u + d + e+ + anti-u + anti-d + anti-u
5. Az összes részecske-antirészecske pár annihilláljon. Marad egy e+.
A végeredmény tehát annyi, hogy a proton kapott egy óriási nagy fotont, ami kinyírta őt és lett belőle egy pozitron.
Na most pillanatnyilag ekkora fotonok nem szaladgálnak a világegyetemben. A részecskefizika viszont úgy működik, hogy történhet benne olyan, hogy egy részecske nagyon rövid ideig létrejön a semmiből, reagál a többi részecskével, aztán eltűnik. Sőt, az egész történet még ennél is sokkal viccesebb: ami ténylegesen megtörténik, az az összes lehetséges ilyen részecske megjelenős-eltűnős folyamat összessége, annál kisebb súlyozással, minél nagyobb energiát kellett a természettől "kölcsönvenni" hozzá.
Mivel pedig az Y bozon létrehozásához irtózatos energia "kölcsönvételéhez" van szükség, ezért a kísérleti eredményeket csak nagyon kicsit befolyásolja. Másképp megfogalmazva: a proton csak őrülten kis valószínűséggel bomlik le pozitronná. Annyira kicsi valószínűséggel, hogy eddig egyet sem találtak.
1. Barionszám megmaradása. Ha van akármilyen rendszered, amiben a kiinduló állapotban volt n proton (vagy neutron), akkor bármi történik, a végeredményben is annyi lesz. Antirészecskék negatív előjellel számítanak (ezért lehetséges például olyan, hogy jó nagy gammafoton belemegy egy protonba, és lesz belőle két proton meg egy antiproton). A számok nyelvén megfogalmazva: proton, neutron (és egzotikusabb pajtásaik, pl. minden hiperonok) barionszáma 1. Ezek antirészecskéinek barionszáma -1. Egy teljes rendszer barionszámának megváltozását eddig semmilyen kísérletben nem sikerült megfigyelni. Eléggé úgy néz ki, hogy van nekik valamijük, amit se létrehozni, se megszüntetni nem lehet.
2. Leptonszám megmaradása. Itt ugyanez van, csak elektronra illetve elektron-neutrinóra. Müonra, tauonra ugyanez van, de ezek egymástól függetlenek. Tehát lényegében is három, egymástól független szabályról és három különböző leptonszámról van szó. Ezért például ha a müon elbomlik, akkor lesz belőle egy elektron, egy müon-neutrinó és egy elektron-antineutrinó.
A barionszám megmaradása az nem a semmiből van, hanem alapvetően a kvarkok megmaradásából jön ki. A leptonszám(ok) megmaradása viszont alapvető.
Ezen törvények egyikét sem a kalapból húzta elő Rodolfó, hanem milliónyi részecskefizikai reakcióban, billiónyi mérési eredmény támassza alá őket. Viszont alapvetően nem tudjuk, hogy miért van így. Azt tudjuk, hogy minden egyes reakcióban eddig így volt, és ezért lett ilyenre alakítva a Standard Modell.
---
Na most a feltételezés az, hogy nagyon nagy energiákon igazából nem a barionszám (illetve a három különböző leptopszám) marad meg, hanem ezek különbsége. Ezt sem a kalapból húzták elő, hanem onnan jön, hogy bizonyos görbék meghosszabbítva elég gyanúsan egy pontba tartanak (ha érdekel valakit, erről még írhatok többet). Az is erre utal, hogy elég erős kísérleti bizonyíték van rá, hogy a három különböző neutrinófajta átalakulhat egymásba, ami sérti (mindhárom) leptonszám-megmaradási törvényt.
Ezeknek a direkt megfigyeléséhez a mostani csúcs gyorsítóban létrehozott energiáknál is milliárdszor nagyobb kellene. Ezért nem sikerült eddig megfigyelni. Meg azért sem, mert ha ez alacsonyabb energiákoz is lehetséges volna, akkor a proton elég könnyen le tudna bomlani elektronra (vagy müonra, pionra) ahhoz, hogy meg lehessen figyelni.
Sőt, mivel konkrétan a mostani top gyorsító (LHC) egy részecskére jutó energiájának milliárdszorosának létrehozására semmi remény nincsen, igazából éppenhogy a protonbomlás megfigyelése (vagy nem megfigyelése) a legígéretesebb lehetőség arra, hogy ezekről az igen magas energiaskálákról valami információhoz jussunk. Sajnos azonban, mivel a barion leptonná bomlása igen nehéz, ezért a protonbomlás is igen nehéz ügy. Például, ha a proton 10^36 év alatt bomlik el, miközben a világegyetem meg csak kb. 10^10 éves, akkor gond van.
Szerencsére itt van némi trükközési: nézzünk akkor 10^36 db protont egy évig. Ha mákunk van, és jók a műszerek, akkor sikerülhet kimutatni 1 db bomlást. 6*10^23 db proton az ugye csak 1g, úgyhogy nem kell túl sok tonna folyékony hidrogén (vagy csak sima desztillált víz) hozzá. Ezt csinálják is.
Eddig nem találtak semmit, de...
1. Az, hogy eddig semmit sem találtak, nem jelenti azt, hogy nem is fognak. Viszont kétségkívül egy rendkívüli hátránya a koncepciónak, hogy ez csak az egyik irányba tudja eldönteni a kérdést: az, hogy pl. egy tonna vízben, egy év alatt nem volt bomlás, lehet azért is, mert a proton mégsem bomlik, meg azért is, mert igazából száz tonna vizet kellett volna nézni tíz évig.
2. Az, hogy eddig nem találtak elbomlott protont, egy alsó limitet jelent a felezési idejére. Tehát annyi információt azért csak sikerült kapnunk a természettől, hogy ha van protonbomlás, akkor ahhoz legalább X*10^15 GeV energia kell. Ez egy szűk és feltételes információ, de a semminél ez is több (segít tuningolni a standard modell fölötti elméleteket).
Azok, akik egész életükben ilyen elméleteken agyalnak, inkább fogadnának arra, hogy igen, van protonbomlás (lásd: neutrinó-oszcilláció illetve az egymásba tartó görbék). De biztosat nem tud senki.
"Ugyanakkor - azt állítják - hogy a proton (nagyon ritkán) el tud "bomlani" neutronná."
Ez valami vérlaikus félreértés.
A protonbomlást tartalmazó modellek mindegyike a protonnál KÖNNYEBB részecskékre való szétesést valószínűsíti.
A legegyszerűbb eset egy pozitronná és egy semleges pionná bomlást feltételez.
"A proton kvarkokból áll. Egy hadron hogyan bomolhat el mégis leptonokká? Sem elektronok, sem neutrínók nincsenek benne."
A pion nem lepton, hanem egy kvark-antikvark párból álló instabil részecske. Persze a kérdésed kicsit konszolidáltabb formában továbbra is feltehető: a három kvarkból álló összetett részecske hogyan tud elveszíteni egy kvarkot valamilyen bomlás során? A fene tudja. De akik kenik-vágják a GUT hipotéziseket, azok valószínűleg oldalhosszú matematikailag helyes levezetést tudnak mutatni arról, hogy hogyan tud.
„Az igazi kihívás az lenne, hoa az összes részecskét egyetlen fundamentális mezővel lehetne leírni. Egyelőre nincs rá igény.”
Ha az anyag elemi részecskéi a vákuummezőből, vagyis az anyagtalan téridőből bukkan elő, akkor megvan a fundamentum. Viszont ez a fundamentum végtelen potenciával és kiterjedtséggel rendelkezik ahhoz, hogy mérhető legyen. Ezért ha kvantumos a téridő, akkor kvantumos lesz a belőle felbukkanó anyag elemi részecskéje is. Már csak azt kellene meghatározni, hogy a részecskéknek mekkora a csatolási állandója a téridő kvantumokhoz. Vagyis mekkora egy téridő-kvantum, és abból mennyi kell egy elemi részecske létrehozásához? De ha nincs rá igény, akkor lehetetlen küldetés nélkül maradunk. :(
Arra a következtetésre jutott, hogy a hullámfüggvény összeomlásánál van valami, amit még nem értünk rendesen. Ott valahogy lokalizálódik a téridőben szétkent foton.
Ugyanakkor - azt állítják - hogy a proton (nagyon ritkán) el tud "bomlani" neutronná.
(Megbocsássom, Farkas úr, de hogyan is bírnám? Hisz kelmed áll feljebb!)
Elvileg a neutron tömege nagyobb.
Viszont az elektronokat bele lehet taposni az atommagba, így keletkeznek a neutroncsillagok.
Habár ezek létezésére csak közvetett bizonyítékok vannak.
De térjünk vissza a fúzió első lépéséhez.
(Ez nem úgy láncreakció, mint a maghasadás. Hanem egy többlépéses folyamat első - leggyengébb - láncszeme.)
A proton kvarkokból áll. Egy hadron hogyan bomolhat el mégis leptonokká? Sem elektronok, sem neutrínók nincsenek benne.
Van erre ogy olyan magyarázat, hogy az anyag fundamentális mezőkből épül fel. Minden részecskéhez tartozik egy neki megfelelő mező. Azonban az egyik mező képes gerjeszteni a másik mezőt. A fermion mezők közötti csatolás mechanizmusa még nem teljesen tisztázott. Ebben persze nagy szerepük van az axiomatikus mechanizmustagadóknak.
A fermionok és a bozon mezők közötti csatolást viszont a csatolási állandók írják le, Ámbár ezek egyáltalán nem állandók, mert az értékük az energiaszinttől függ.
Az igazi kihívás az lenne, hoa az összes részecskét egyetlen fundamentális mezővel lehetne leírni. Egyelőre nincs rá igény.
