Ядерные физики! Нужна помощь!

[vika vorobyeva]

Уважаемые господа!
Очень нужна помощь со стороны ядерных физиков (теоретиков) и специалистов по физике элементарных частиц. Знаю, что это - форум скорее астрофизиков, но не знаю, к кому и куда еще обратиться.
Моя очень хорошая подруга пишет научно-фантастический роман. Все вполне на уровне. В ее романе используется фантастическое допущение - наличие дополнительного (пятого) поля к имеющимся четырем (или, если считать электрослабое поле за единицу, четвертого к известным трем). Очень хочется вывести свойства этого поля более или менее строго. Я сама заканчивала физфак по искомой теме, но, если честно, поплыла  
Если это кого-то заинтересует, готова качественно описать свойства поля и что примерно надо выяснить.
Заранее благодарна!

[vika vorobyeva]

Никто не хочет уберечь от ляпов автора романа      
Ладно. Изложу авторскую идею - может, кто-нибудь заинтересуется и откомментирует.
Описывается Вселенная, отличная от нашей. В этой Вселенной дополнительно к уже знакомым нам присутствует еще одно взаимодействие, называемое кси-взаимодействие. Оно четырехзарядно. Иначе говоря, элементарная частица (допустим, электрон) несет на себе дополнительное квантовое число, называемое кси-зарядом, и этих зарядов четыре: (условно) север, запад, юг, восток. Одноименные заряды (север-север, запад-запад, и т.д.), а также противоположные (север-юг, запад-восток) - отталкиваются. Смежные заряды (север-запад, и т.д.) притягиваются. Причем сила притяжения по модулю равна силе отталкивания во всех этих случаях.
Константа кси-взаимодействия примерно в сто раз меньше, чем константа электромагнитного взаимодействия.
Частицами-переносчиками являются кси-бозоны (ксионы): кси-нейтральный и четыре кси-заряженных, причем заряды у кси-заряженных бозонов "смежные": имеюся северо-западный, юго-западный, северо-восточный и юго-восточный бозоны. Испускание кси-заряженного бозона меняет кси-заряд элементарной частицы. Например, "северный" электрон испускает "северо-западный" ксион и становится "восточным" электроном. Испускание нейтрального ксиона не меняет кси-заряд частицы.
Первый вопрос. Возможно ли существование стабильных ксионов с неравной нулю массой покоя? Делает ли это кси-взаимодействие короткодействующим? Можно ли оценить радиус действия кси-поля, если масса покоя ксиона ~ 1 ev?
Второй вопрос. Должны ли кси-заряженные ксионы взаимодействовать друг с другом (т.е. "свет со светом")?
Третий вопрос. Не является ли вся приведенная логическая конструкция запрещенной по законам квантовой механики?
Друзья, откликнитесь

[Дрюша]

Я сам никакой не ядерный.
И даже не физик.
Но что-то здесь не чисто.

С трудом представляю себе "читателя", который станет читать накую "фантастику" с уравнениями и математическими выкладками...

Лучше зайти с другого конца. А какие эффекты в макро-масштабе Вы хотели бы получить? Что из наличия этого взаимодействия должно по-Вашему следовать для нас, людей, в житейском плане? Я полагаю, начать надо с этого, а когда идея вдруг окажется интересной (ну, вроде машины времени), то под неё можно сварганить любое, сколь угодно "вумное" обоснование. А если идеи нет... К чему тогда всё это?

Что до меня, то я верю (т.е. имею личное убеждение, не основанное на каком-либо исчерпывающем обосновании), что в Природе всё, что возможно, - то обязательно ЕСТЬ! И если Ваши "ксионы" были бы возможны, и не противоречили бы никаким реальным законам Природы, то они бы БЫЛИ. Впрочем, возможно, что они где-то и есть на самом деле. Ну, может быть, не совсем такие, как Вы бы хотели, а такие, какие на самом деле могли бы быть... то есть, есть... Тьфу...

Кстати, если Ваши "ксионы" имеют массу покоя, то я полагаю, взаимодействие будет довольно короткодействующим. Берём соотношение неопределённости Гайзенберга. Неопределённомть массы (то бишь, энергии) связано с неопределённостью времени. В вакууме ниоткуда вдруг возникает виртуальная пара частица-античастица. Они сколько-то весят. Значит, откуда-то (из вакуума) они взяли взаймы чуть-чуть массы-знергии. Это следует понимать как "неопределённость" этой самой массы-энергии. Она, эта неопределённость, может существовать в только пределах некоторого времени. За это время "долг" надо полностью вернуть. Так, а теперь предположим, они летят со скоростью, близкой к световой (быстрее не могут). Куда успеют долететь - это и будет радиус действия Вашего взаимодействия. Думаю, что с массой 1ev оно слишком далеко не достанет (это моя интуитивная оценка, точнее посчитайте сами). И в макро-масштабе его трудно будет заметить.

[Crio]

Если этот ксион имеет ненулевую массу покоя, то взаимодействие не будет передаваться на бесконечность, и оценить радиус действия силы можно из принципа неопределенности. Для передачи взаимодействия ксион с массой 1эВ должен "взять взаймы" эту энергию, и по пр. неопред. можно посчитать, на какое время он может ее "занять". Расстояние, на которое он успеет "отлететь" за это время, и будет радиусом действия сил. Правда, это может быть довольно грубо, так как я тоже в этих делах несильна, и не могу ничего сказать о возможности существования таких частиц.

На другие вопросы ответить не могу, но подозреваю (интуитивно), что таких частиц быть не может.

P.S. Я не ядерный физик, к сожалению.

[Crio]

Вика, а откуда Ваша подруга взяла идею такого поля? Это чистый вымысел, или хотя бы как-то просчитанно математически? Почему, например,константа взаимодействия в сто раз меньше, чем у электромагнитного? Это взято "с потолка"?

[Sergey]

   Вика, а кто будет героем сей посести? Какое-нибудь героическое нейтрино? Прямо "Из жизни микробов" какое-то... Вы лучше сюжет расскажите и мы поможем с лит. стороной...

[Дрюша]

А у меня когда-то была вот какая "физическая" идея.
Пусть, пространство наше - эвклидовое (ну, почти)
А рядом, почти параллельно есть ещё одно такое же пространство (ну, не ещё одно, а продолжение нашего же, только более сложной топологии).
Как два плоских листа бумаги могут быть параллельными.
Ну вот, берём у одного и другого листа, и делаем вырез в форме буквы П. Теперь отгибаем эти вырезы, и соединяем: один лист с другим, а другой - с одним. Симметрично. А теперь как-нибудь затянем края, так чтобы не было разрывов. Итак, у нас есть упрощённая 2D - модель межпространственного перехода. На деле, можно допустить и такую топологию, которая не укладывается в 3D пространство (или допускает самопересечение).

Короче, есть два (или две части одного) пространства, и переходы между ними. Они могут свободно летать в космосе, и даже есть в составе планет, и в замной коре тоже. И одно из них почти торчит наружу.

Короче, один пацан нашёл такой переход...

Но писательского таланта у меня, увы...

[bob]

 Не могу оставить в беде двух симпаатичных девушек, не ввергнув их в более серъёзную беду.
Отвечу в обратном порядке, так как вопросы шли по возрастающей.

1. «Не является ли вся приведенная логическая конструкция запрещенной
по законам квантовой механики?»

Она противоречит дираковской электродинамике.
Но, к счастью, на уровне аксиом и операторов возникновения и уничтожения частиц.
То есть, не противоречит, а просто побоку от современных представлений, нигде
их не касается.

2.Структура взаимодействия будет подобна гравитационной. Она не зависит от
заряда и его знака, поскольку на каждый минус-ксион, в среднем, придётся плюс-ксион,
 возвращающий частицу в исходное состояние. За одним исключением – это поле не
будет ничего отталкивать или притягивать, поскольку, опять же, частицы будут
притягиваться и отталкиваться одновременно.

«элементарная частица (допустим, электрон) несет на себе дополнительное квантовое
число, называемое кси-зарядом, и этих зарядов четыре: (условно) север, запад, юг,
восток. Одноименные заряды (север-север, запад-запад, и т.д.), а также
противоположные (север-юг, запад-восток)»

Суммарный тензор поля F всегда даст нуль.
        dp/dt=(F –F)du.
Однако, за счёт присутствия высокой концентрации тяжёлых виртуальных ксионов,
вакуум вокруг источника будет жёстко поляризован. Это будет похоже на «адское
ядерное пекло, существующее только в потенциале». Некоторые тонкие процессы
исказятся, в частности, возможны всякие штуки с временем и пространством.
Возможно возникновение локальных упорядоченностей в броуновском движении,
впрочем, мгновенно исчезающих.

3. «Первый вопрос. Возможно ли существование стабильных ксионов с неравной
нулю массой покоя? Делает ли это кси-взаимодействие короткодействующим? Можно
ли оценить радиус действия кси-поля, если масса покоя ксиона ~ 1 ev?»

Взаимодействие окажется короткодействующим, так как виртуальный ксион тоже
имеет массу покоя, то есть обязан распасться (отдать обратно в вакуум эту
масс-энергию) за интервал квантовой неопределённости, но дальше атомного диаметра,
гораздо шире, чем в случае радиуса конфайнмента сильного взаимодействия.

4. «Константа кси-взаимодействия примерно в сто раз меньше, чем константа
электромагнитного взаимодействия.»

Да какой бы она ни была, всё равно никакого действия.
5. «Второй вопрос. Должны ли кси-заряженные ксионы взаимодействовать друг с
другом (т.е. "свет со светом")»

Да, обязаны, так как обладают массой покоя.

6.Острой необходимости в дополнительных квантовых числах в современной физике
не существует. Разобраться бы с имеющимися…

7.Авторов романов не надо оберегать от ляпов. Если бы Азимов, при написании
«Сами боги» или «Конец вечности» задумывался о научном правдоподобии, он бы удавился.
В дискуссии по Станиславу Лему в «Астрономии и обществе», я поразвлекался, ловя
великого мастера на смехотворных ошибках из школьной физики, хотя, когда читаешь
его, это не бросается в глаза. Веришь всему как ребёнок. Писатель не должен
заботиться о правдоподобии. Ловкость рук обманывает глаз. Вот, если в описании
любовных сцен романа Вашей подруги кто-нибудь найдёт ошибочку,
тут уж ей не сдобровать!!!

[polar]

Вика, попробуйте (пробовали?)
задать вопрос на Scientific.ru

[bob]

Согласен с drusha. Скажите, какие эффекты хотела смоделировать Ваша подруга, и мы подберём ей правдоподобное поле

[vika vorobyeva]

Друзья мои! Спасибо вам огромное! Вы сняли камень с моей души. Теперь попробую ответить всем по порядку.
Для Крио.
Константа кси-взаимодействия была оценена из следующих соображений. С одной стороны, кси-взаимодействие должно быть слабее (гораздо слабее) электромагнитного, чтобы в описываемой вселенной сохранялась привычная нам молекулярная структура вещества и вообще мир внешне  мало отличался от Земли. С другой стороны, оно должно быть достаточно сильным, чтобы приводить к явным макроэффектам (ради которых все и затевалось). Отсюда (отчасти "с потолка") и была взято значение 1/100 от ЭМ-взаимодействия.
Для Сергея.
Героями будут люди, конечно. Точнее, люди и коренные обитатели описываемого мира. Но! Моя подруга подошла к созданию этого мира очень серьезно. У нее есть карта, продуманы ландшафты и климат, политэкономия человеческих поселений, язык и "письменность" (точнее, способ записи информации) аборигенов. С физическим и астрономическим обоснованиями она обратилась ко мне. Но если по астрономии я смогла выдать ей исчерпывающую справку (фазы лун, орбиты оных, спектральный тип местного солнца), то по физике поплыла. Стыдно  
Для Дрюши.
Идея пресловутого "нуль-Т", мне кажется, основана на том же (геометрическом) подходе. Еще Стругацкие воспользовались ею для создания совершенно жуткого образа "заклееного туннеля" на планете Надежда ("Жук в муравейнике"). Так что жалко, что ты ничего не написал, я бы почитала...
Для Сергея Попова. Спасибо за совет, обязательно попробую написать и туда (если получится зарегистрироваться).

[Crio]

С физическим и астрономическим обоснованиями она обратилась ко мне. Но если по астрономии я смогла выдать ей исчерпывающую справку (фазы лун, орбиты оных, спектральный тип местного солнца), то по физике поплыла. Стыдно  

Ничего не стыдно. В таких вещах, да еще сходу, может разобраться только специалист, работающий в этой области. Да и то подозреваю, что не каждый.

[Sergey]

   Ох уж эти специалисты! Как сказал один из первых виртуальных литераторов: "Специалист подобен флюсу, полнота его одностороняя". Такой вот литературный клуб!
 Вика, когда ваша подруга закончит свое творение, объявите нам сайт, на котором оно будет выложено. Очень мне интересно - никогда не встречался с такой глубиной разработки темы - вплоть до фундаментальных законов мироздания!   Надеюсь, не получится так, что глубина разработки повредит глубине характеров, накалу страстей и изворотам сюжетной линии...

[mihel]

Короче, один пацан нашёл такой переход...

Но писательского таланта у меня, увы...

Ну-ну, не кокетничай! Но этого ты мне пока не показывал, и даже не упоминал... Я у тебя помню только один ужастик про какой-то сияющий купол, из которого появлялись отрезанные человеческие руки и ноги... Объяснение этому феномену было тоже какое-то геометрическо-топологическое. Но это, похоже, не то.

[Дрюша]

Михелю.
Во-первых, предлагаю с этим делом перейти на мыло (если уж совсем зайти как-нибудь вечерком времени нет).
А во-вторых, это было давно. Нечего ворошить прошлое. Если хочешь почитать - дам тебе свою старую тетрадку (и делай с ней чего хочешь). А если хочешь это как-то отсканировать, набирать вручную, или как-нибудь там ещё - флаг тебе в руки! Но сейчас уже время прошло. Фантастикой завалены все прилавки и лотки, но никому она не нужна (все ей уже вот так наелись...). Вот, году бы в 1988...

[Alex P]

Vika ! А зачем Вам или Вашей подруге такие сложности. Возьмите лучше старый магнитный монополь. Во первых его уже почти что открыли, только признавать не хотят. ( Вот ссылка на статью:
Уруцкоева Л. И., Ликсонова В. И. Циноева В. Г. «Экспериментальное обнаружение "странного" излучения и трансформации химических элементов» (Прикладная физика. 2000. № 4). ) Во вторых этот гад ответственен за Чернобыльскую аварию а также за трансмутацию элементов, шаровую молнию и наверное за много чего еще. В третьих для него (монополя) было бы чрезвычайно интересно построить квантовую теорию. Т.е. выписать уравнение типа уравнение Дирака, записать общий лагранжиан с электронами, монополями и Э М полем и посмотреть к каким физическим следствиям это приведет. К этой теме вот еще две ссылки:

Лошак Ж. Симметрия СПТ в нелинейных спинорных уравнениях. Париж, 1998.
 
Borne T., Loshak G., Stampf H. Nonperturbative quantum field theory. Paris, 1999.

 Эти правда сам не читал, если прочитаете сообщите о чем там речь, если будет возможность, было бы очень интересно.

 А если Вы все же хотите свое поле изобрести, то рецепт в принципе известен. Поля материи - спинорные, поля взаимодействия - калибровочные Янга-Милса. Выбираете подходящую группу и сочиняете поле. Только это гораздо сложнее будет по моему, чем про монополь.

Alex P

[vika vorobyeva]

А если Вы все же хотите свое поле изобрести, то рецепт в принципе известен. Поля материи - спинорные, поля взаимодействия - калибровочные Янга-Милса. Выбираете подходящую группу и сочиняете поле. Только это гораздо сложнее будет по моему, чем про монополь.

Alex, спасибо за интересную идею, но мне уже выдали исчерпывающий комментарий по теории кси-поля на форуме scientific.ru. (Отдельное спасибо Сергею Попову за ссылку!) Повторю, что теория кси-поля изобреталась исходя из заранее заданных макроэффектов, причем сами макроэффекты придумывала не я, а моя подруга (мое дело было объяснить их наукообразным образом). Забавно, что на некоторые макроэффекты были наложены серьезные ограничения, но, как естественные следствия кси-теории, появились новые макроэффекты, которых не было в первоначальном замысле  
Как оказалось, творить миры (пусть даже на бумаге) - дело дико сложное и страшно интересное. Следствия, логически непротиворечиво вытекающие из заранее заданных аксиом, обычно заводят совсем не туда, куда планировалось. А другое следствие - бьешься, бьешься, меняешь параметры задачи - а все равно не получается. Вот тут и начинаешь испытывать глубокое уважение и почтение к Творцу нашего мира!  

[Crio]

Как оказалось, творить миры (пусть даже на бумаге) - дело дико сложное и страшно интересное. Следствия, логически непротиворечиво вытекающие из заранее заданных аксиом, обычно заводят совсем не туда, куда планировалось. А другое следствие - бьешься, бьешься, меняешь параметры задачи - а все равно не получается. Вот тут и начинаешь испытывать глубокое уважение и почтение к Творцу нашего мира!  

Вика, я с Вами согласна. Когда физик-теоретик творит теорию, в результате может получиться то, о чем он изначально и не думал! Вроде бы это он создал теорию, написал уравнения, и потом он сам вынужден им подчиняться, они начинают жить своей независимой жизнью, и иногда получаются следствия, которые могут не понравиться создателю теории, но уже ничего не поделаешь, с ними не поспоришь. Я всегда этим восхищалась и завидовала теоретикам.

[piter]

Кварки пользуются каким взаимодействием?

А где это произведение можно почитать, и как называется?