有关中微子问题专题之二(ND2)
2012-10-22 15:45:02
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                —中微子与光子到底会怎样运动

                               作者  苟文俭

本文标题的符号“ND2”,表示该文是有关中微子问题的专题论文的第二篇。

前面的《中微子运动速度问题专题之一(ND1)》已指出:(1)有静止质量的稳定粒子,           都是Vˇc在nˇ0个f追求Vˇ0对称中组织了V的最小V集团;(2)在粒子V集团聚集的aˇi,就是粒子静止质量物质或惯性物质,聚集的aˇct就是使粒子的Vˇc发生形变、产生了粒子运动的转移物质;(3)对一对左、右手性的单手性真空态Vˇnl与Vˇnr,它们个体在相互追求Vˇ0对称中,就会组成现实真空的最小量子化单位Q(符号“ˇ”表示下标)。

(-)

对组成粒子的单手性Vˇc,当它有aˇct发生了形变时,如果aˇi数不能满足在nˇ0个f实现Vˇ0对称、把V组织起来的特定需要时,这个Vˇc就会以碰撞挤压真空中单个Q的方式存在;对这样的Vˇc就记为Vˇcs,它的多余a都只能以aˇi的可动方式持续转移,具有中微子的全部特性(1);这也就是在实验室观测到的中微子。

假定有一个右手性的中微子Vˇcsr与单个Q发生了挤压碰撞,它转移多余a的表示如图1所述,并说明以下三点 :  

1、图中A表示中微子Vˇcsr,B、C分别表示组成了Q的一对左、右手性真空态Vˇnl与Vˇnr;它们相互挤压在了一起,但为了便于分辩,画图时就把它们分开了。

2、在A与Q的挤压碰撞中,当A的多余a转移完毕时,A与B个体就会在对V0对称的追求中再组成新的Q,而原来Q中的C便被置换了出来,效果上也就发生了A经过一个Q位置的运动。

图中一对箭头Iˇc,就表示A与B个体相互实现的Vˇ0对称;箭头cˇν即是A转移多余a的方向,也即是中微子Vˇcsr的运动方向。

3、图示中当某些多余a以aˇi的可动方式滞留在A的时间较长、A有了各向同性表现时,这些a就会具有附加的惯性,其质量也就是实验室测量到的中微子质量。

设中微子全体转移物质构成的能量为E,某些多余a在A滞留形成的附加惯性质量(用能量作单位)的取值为ΔEˇm,在作者的研究中,E与ΔEˇm的取值关系表示式是(2):

ΔEˇm=f(α)E……………(1)。

该式α是量子力学中描述原子能级的超精细结构常数,它与通过真空转移物质的两个因素有关。(1)式中ΔEˇm将随E增大而增大,但由于f(α)是α的二次非线性函数,ΔEˇm随E增大具有非线性的复杂性。

(二)

在IV模型中,当存在物的多余a以aˇct的可动方式进入真空、通过真空量子Q持续转移就会把一些Q组织成为形变Q集团,并具有电场与磁场同步振动的量子化特性(3);这也就是我们常说的光子。

在粒子衰变中,如果粒子V集团的Vˇc个体在Vˇ0对称中转移了多余a,它们也就只能以aˇct的可动方式进入真空持续转移,并在多余a的这种转移中组织起了形变Q集团。这也就是我们所说的粒子电磁衰变。

 生光子的存在物称辐射源;它辐射出光子的表示如图2,并说明如下两点:

1、图中A是辐射源,R表示成为光子的形变Q集团。箭头k是A转移多余a的方向,箭头c是R以aˇct的可动方式转移多余a的方向,这也即是光子在真空的运动方向,注意它与A完全独立。

2、因为R的所有多余a通过不同Q的独立转移不可区分,都是固有的,其速度就只能是真空中的光速c。

与光子的情形不同,中微子Vˇcs的全部转移物质在通过单个Q持续转移的同时,部分多余a因为暂时滞留于Vˇcs,而Vˇcs又总是运动的,如此中微子运动就自然有如下两个相互独立的部分:

1、全体多余a在真空中以恒定光速c转移,称是中微子运动的转移物质部分。

2、部分多余a滞留于Vˇcs形成惯性质量时,在中微子产生中要分配系统的能量或动量,形成的初始运动因为有惯性会始终保持;对此就简称是中微子运动的惯性物质部分。

中微子实际运动即是上述这两个部分的合运动。注意:这种合运动与运动学描述的合运动有根本区别;所有粒子,只有中微子运动才有这两个部分。

(三)

由中微子运动的惯性物质部分保持的初始速度在物质转移方向的分量,称是初始运动有效速度,设为v:它只通过惯性质量Δm构成动量,要影响物质转移,就只能通过对转移质量Mˇs构成的动量MˇtV来实现,其中的速度V称是中微子附加速度。由动量守恒即得:

V=(Δm/Mˇt)v…………(2)。

中微子实际运动速度用cν表示,它应是光速c与V的矢量和。即有cν=c+V…………(3)。

以Л^±介子大几率衰变为例,它会产生出μ^±重轻子及μ中微子:假定Л^±介子衰变前,与衰变后产生的μ^±重轻子及μ中微子都在同一直线,并假定Л^±衰变是一个孤立系统。对这种特殊的动量分配可表示为图3。

该图中:E是μ中微能量,转移物质的动量有Pˇ2及ΔPˇ2这两个部分,Л^±介子衰变前的质量为Mˇs、反向运动的μ^±重轻子质量为Mˇr,它们都是相对论质量。

由动量守恒即得:MˇsVˇs=Δmv+E/c-MˇrVˇr。

结合(2)式,得中微子附加速度为V=[(MˇsVˇs+MˇrVˇr)/Pˇ2-1]c…………(4)。

由(4)式,当Pˇ2取特殊值Pˇk=(MˇsVˇs+MˇrVˇr)时,V=0,中微子将以光速运动,

当Pˇ2≠Pˇk时:

1、当(MˇsVˇs+MˇrVˇr)<Pˇ2时,V取负值,由(3)式中微子运动速度将小于光速c;

2、当(MˇsVˇs+MˇrVˇr)>Pˇ2,V取正值,由(3)式中微子运动速度将大于光速c。

对Л±介子衰变系统使用能量守恒,则有Mˇsc^2=Mˇrc^2+Δmc^2+E,

即Δm=Mˇs-(Mˇr+E/c^2)…………(5)

(5)式中Δm不能小于零,因此当Δm=0时E有最大值Eˇm=(Mˇsc^2-Mrc^2),必有V=0,中微子将以光速运动;当E<Eˇm时,Δm>0,中微子运动就有可能偏离光速。

当(5)式E为最大值Eˇm时(4)式中的V=0,此时光子动量Pˇ2=MˇsVˇs。

(四)

注意(4)、(5)式只适用于上述假定的理想情形。在中微子实际产生中,不同粒子之间都有复杂的相互作用,所有相关粒子动量也都绝不可能是在同一直线的特殊分配,也不可能是Л±介子衰变也不可能是真正的孤立系统,实际的Pˇ0、Pˇ1及ΔPˇ2均可以是任何可能的方向方向、任意可能的取值,因此(4)式中的V完全有可能取正值或负值,使中微子运动速度既可以大于光速,也可以小于光速,它们在上述图1中的实际意义是:

1、小于光速运动,是Vˇcs的惯性物质部分的运动阻碍了图中A经历Q位置的运动。

2、大于光速运动,是Vˇcs的惯性物质部分的运动推动了图中A经历Q位置的运动。

真空Q的海洋会有大量的随几涨落事件。容易理解,真空Q特定的随几涨落事件,包括中微子Vˇcs与粒子中Vˇc的可能碰撞必然会影响:(1)滞留于Vˇcs中多余a的情形;(2)使图3中A经历Q位置运动受阻碍或被推动的情形发生改变。如此,中微子的质量及其运动速度也就会自动发生变化。

中微子运动中,它的质量及其运动速度自动发生的变化,也就是中微子物理学中人们常称的中微子振荡。与粒子的惯性质量不可改变不同,中微子的惯性因为是转移物质附加的,比较脆弱,所以其惯性质量及因惯性保持的运动都容易在振荡中改变。

在上述(2)式中,电子型中微子的Δm实际都为零,μ中微子的Δm也都远远小于Mˇt,由Vˇcs初始运动形成的附加速度V一般都远远小于光速c,因此中微子运动惯性物质部分对全部物质转移产生的影响一般都微乎其微。

总结上述认识,对中微子运动就容易有如下三个重要的合理论结论:

1、中微子Vˇcs的运动中:当它有惯性质量时,由于惯性保持的Vˇcs初始运动的参与,其运动速度都会小于或大于光速;只有在惯性质量可以忽略时,其速度才会等于光速。

2、当中微子有惯性质量时,它运动偏离光速的情形一般都微乎其微。

3、中微子运动中,有质量及其运动速度都可以自动改变的中微子振荡发生。

对这三个重要的合理结论以及本文的(1)、(5)式,都可以设计恰当实验做直接验证。

 

参考文献:

1、《粒子及其质量计算》,苟文俭,教育科学出版社2008年11月第1版,第214页。

2、同上,第217页。原书中的该公式为Eˇm=f(n、k)E,其中n、k,就具体表示了稿件中所说的、“与通过真空转移物质的两个因素有关”的内容。书中217页的kˇα,也就是原子能级的超精细结构常数α的倒数,对此的具体论述可见该书的第329页。即本文中的(1) 式是对书中质量公式的改进。

3、同上,第138页。

                                   最后完成于2012-10-20 

 

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