喷注构成于夸克或胶子纯属人为虚构(MP38)
2011-11-02 08:01:03
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              —当代物理主流理论的常识悖论之二十七

                                                 作者  苟文俭

【导言】:物理理论的某种命题或观念,如果与它自身涉及的基本事实完全矛盾,又违背了推理的逻辑常规,就称是物理理论的常识悖论。

本文要陈述的,就涉及了当代物理主流理论的第二十七个常识悖论。

                            高能粒子碰撞或重粒子衰变过程中,多个末态强子以团块方式在某个方向形成的喷射,现代粒子理论就称是高能粒子喷注,这即是本文所称的喷注。

在规范场的粒子标准模型中:参与强作用的粒子称强子,它由三个或一对正、反夸克组成;夸克组成强子实现于相互交换色胶子的强作用;与带电粒子有两种电荷一样,夸克可以有三种不同的“色”荷,而胶子则有8种“色”单态,它们构成强作用的方式也与电磁作用类似,可以仿照描述电子参与电磁作用的量子电动力学(QED)的模式来描述夸克的强作用,如此就构建了描述强作用的量子色动力学(QCD)。

在粒子标准模型中,粒子的质量是通过“希格斯机制”实现的。但该机制尽管使用了不知源自什么的十多个参量,却并不能有效得到这些参量之外的粒子质量,甚至连构成了希格斯机制的希格斯粒子自身到底有多重都无法做确切预知,对夸克与胶子怎样参与强作用更是知之甚少。于是理论家们想到了高能粒子碰撞,认为这种碰撞会生成夸克或胶子“碎片”,每一个这种“碎片”就可以生成一个喷注,通过分析喷注的动力学特征,就能够获得有关夸克、胶子参与强作用到底会是怎么一回事了。

(二)

以正、负高能电子对碰撞形成的喷注为例,粒子标准模型的解释是:正、负电子对碰撞先湮没成虚光子,虚光子又转变成由相反方向射出的一对夸克与反夸克,因此实验中就容易观察到正、反夸克物化成的双喷注;当质心系能量超过10Gev时观察到的三喷注,认为其中较小的这个喷注就是由某个夸克发射的一个胶子物化成的;当质心系能量达到几十个Gev时观察到的四喷注,认为这是由于夸克之间发生了弹性散射。分析这样的解释很容易有如下问题:

1、正、负电子对的碰撞中,如果是一个粒子辐射了光子后被另一个粒子接收,这就决不会有湮没发生。因此,要发生正、负电子全部物质都转变其存在方式的湮没,又要服从动量守恒,它们双方必然都要辐射光子,这样就一定会有对称的正、反四夸克生成。即依上述解释,实验不会只有双夸克形成双喷注。

2、再考虑-对正、反夸克发射一个胶子、生成三喷注的情形,必然有一个喷注是由一个夸克单独生成的。夸克是色单态,粒子标准模型理论不允许有单色粒子,它不论转变成了多少正、反夸克对,由色荷守恒都会始终保持原夸克的色单态,这也就不可能组成无色态的粒子。即单独的一个夸克物化成喷注,完全违背了理论自身表述的夸克存在规则。

3、虚光子是电磁场量子,它转变成夸克也就自动实现了电磁场到强作用场的转换。这就尤如电磁力统一于电场与磁场的相互转换一样在这种场转换的时空点,电磁场到强作用场的转换也就实现了电磁作用与强作用的统一。但夸克、胶子可产生喷注的理论表述中,电磁作用与强作用的统一性都有特定的高能量,而非一般能量条件。也即形成夸克、胶子喷注的理论依据、与电、强作用可以统一于一般能量条件的基本事实完全矛盾。

上述这些问题表明:不论是实验观测或是理论的基本表述,喷注的粒子标准模型解释都存在尖锐矛盾。

(三)

上述论述表明,对粒子标准模型中喷注构成夸克或胶子的命题就有如下两点认识:

1、正、负电子对碰撞湮没只生成一个虚光子与动量守恒相悖,这种与基本规律完全矛盾的推理,显然也就违背了推理必须遵循的充足理由律这一最基本的逻辑常规。

2、虚光子直接转变成夸克、胶子,再物化成喷注的理论依据,与电、强作用可以统一于一般能量条件的基本事实完全矛盾。

因此,喷注构成夸克或胶子、这同样也是当代物理主流理论的常识悖论。

实际上,为了把观察到的喷注与夸克、胶子挂钩,粒子标准模型的理论家们一般的做法是:根据高能粒子的质心系能量及喷注能量分布数据,使用蒙特卡洛(Monte Carlo)方法进行模拟分析,以此来获得有关夸克、胶子到底会怎么样的信息。

我们知道,蒙特卡罗方法是一种基于“随机数”的计算方法,在对高能粒子碰撞生成喷注的能量分析中使用这种数学分析时,不论是对喷注事件样本的选择,还是用统计方法对喷注动力学特征的估计,都有-个事先就假定好的既定操作目标。也就是说,实验观察到的喷注与夸克、胶子之间的关系,并不是由QCD得到了相关的数量后,再通过实验来验证,而是按照喷注构成于夸克或胶子的既定目标、使用实验数字做随机模拟,完全是用人为的操作来实现了它们在数字上的联系。

不论是从喷注的产生还是实验分析,认为它来自夸克或胶子“碎片”,都完全是人为操作的结果,因此是纯属人为虚构。

(四)

在作者构建的IV模型中,构成粒子的中心基元Vc都有左、右手性,它们来自真空基本单位V0对称破缺;在正、反高能粒子对撞中,它们的左、右手性Vc就有可能通过各自有相反手性的运动行为发生相互联系,构成类粒子集团。正、反高能粒子碰撞的未态强子喷注,就构成于这种类粒子集团的迅速衰变。并有如下具体结论:

1、若碰撞的正、反粒子束流强度取B1、束流粒子能量均取相对较低的E1时,高能粒子碰撞形成的对称的较小类粒子集团,衰变中就较容易形成未态强子的双喷注。

2、若碰撞的正、反粒子束流强度取B2、束流粒子能量均取相对较高的E2时,高能粒子碰撞形成的对称的较大类粒子集团,衰变中就较容易形成未态强子的四喷注。

3、对入射粒子束流强度,若一种与B1相当,另一种与B2相当,调整两束流粒子能量均取合适值E3时,高能粒子碰撞就可能形成的不对称类粒子集团,衰变中就较容易形成未态强子的三喷注。

上述B1、 B2及E1、E2、E3的取值,也都可以用实验来测量。

IV模型中,正、反粒子碰撞构成喷注,是大量粒子在碰撞中相互组织的结果,而不是如粒子标准模型所述,是个别粒子在碰撞中发生的內部反应。到底是IV模型错误,还是粒子标准模型的解释正确,做上述实验就会得到公正裁决。作者期待着。

(五)

【特别说明】:对作者所述的当代物理主流理论的常识悖论,本文已是第二十七个了;真诚欢迎感兴趣网友批评斧正作者所有这些认识。尽管物理学最终要依赖于数学,但离开了基本事实的纯粹的数学并不是物理学,而不服从逻辑常规也不可能是数学的正确应用。因此作者的原则是:对物理学的思考,首先是要以无可爭辩的自明的基本事实、以及公认的逻辑常规为依据,而不是使用华丽的数学演绎。

也真诚欢迎邮件联络。作者的E-mail地址是w.j3699@163.com

                                       完成于2011/10/6 

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