Óraparadoxon

Az erős kölcsönhatás

- ami nincs!

A modern fizika tudománya 4 alapvető kölcsönhatást tart számon az anyagi testek között. Ezek a következők: gravitáció, elektromágneses kölcsönhatás, erős kölcsönhatás, gyenge kölcsönhatás. A fizikusok mindegyik kölcsönhatáshoz más-más közvetítő részecskét rendeltek. Ezek rendre: graviton, foton, gluon, valamint a W+, W-és Z bozonok. Sajnálatos módon ezen közvetítő részecskék fizikai paraméterei vagy bizonytalanok, vagy ellentmondásosak, vagy minden alátámasztást nélkülöznek.

   "Az erős kölcsönhatás egyike a természet négy alapvető kölcsönhatásának. Ez a legerősebb közülük." - írja a wikipédia. "Közvetítő részecskéi a gluonok. Az erős kölcsönhatás a protonok belsejében is hat. Ez az erő bizonyára a további felderítetlen kvarkok, valamint az antikvarkok és maguk a gluonok között is hat."

1. ábra  Atommag a mai fizika álláspontja szerint

A külső megfigyelő számára  csak a protonok és neutronok közötti a rejtett  vonzerő szükségessége nyilvánvaló, hiszen azok stabil  nagyobb golyókká álnak össze, mégpedig az erős elektromos erők ellenében. Úgy tűnik , mintha a nukleonok nagyon erős ,ámde nagyon nyúlékony ragasztóval lennének összeragasztva. Szükségessé vált tehát, hogy az új entitás mielőbb egyértelmű nevet kapjon.„A nagyon erős ragasztó" beszédes név elnevezés helyett a fizikusok a kevésbé informatív „erős kölcsönhatás” néven jegyezték be a szakzsargonba.

A gluonok közvetítik az erős kölcsönhatást?

A gluon (a csiríz, avagy a ragasztó) a glue angol szóból származik, hiszen a tudósok e hipotetikus részecskét célzottan az atommagban lévő nukleonok összeragasztására találták ki. A gluonok mind a mai napig az erős kölcsönhatás vélelmezett megtestesítői. Egyébként a tudomány a gluonok 8 alfaját különbözteti meg, bár sajnos még ezzel sem sikerült közelébe jutni a vonzó-ragasztó hatásmechanizmus feltárásához. Itt szeretném leszögezni, hogy röpködő golyócskák segítségével nem is lehet vonzó erőt kifejteni . Az efféle próbálkozás egy geometriai nonszensz, bár ezt már egyéb területen is elkövették a fizikusok. 

   A fizikusok a gluonokat a protonokból szabadítják ki, fénysebességű ütköztetések útján. Ennek köszönhetően sikerült jónéhány paraméterét meghatározni. A Wikipédia szerint: „A gluont kísérletileg 1979-ben fedezték fel. A kvantumszíndinamika (QCD) elmélete szerint ezek a közvetítők tömeg nélküli részecskék. A gluonok a kvarkokhoz hasonlóan rendelkeznek színtöltéssel, pontosabban egy színnel és egy antiszínnel.” Fontos kiegészítésként hozzáteszem, hogy a gluonok spinje 1 (korrekt mértékegységgel kifejezve 105e-36 kgm2/s), miközben a tömegük és elektromos töltésük 0.

2. ábra  A röpködő sárga gluonok vonzzák

egymáshoz a golyócskákat?

Technikai oldalról van egy még nehezebb, sőt megválaszolhatatlan kérdés is. Lehet -e oda-vissza röpködő, kicserélődő részecskékkel vonzóerőt kifejteni? Nyomóerő kifejtése talán lehetséges, míg vonzóerő kifejtése lehetetlen, ez utóbbi tehát nonszensz! Egy hasonlatot keresve gondoljunk arra, hogy a köznapi életben sűrűn használt a szívás és a vonzás kifejezés. Szívás valójában sehol  sem létezik, ilyenkor egy rejtőző nyomóerő működteti a rendszert. Ismert példa lehet egy régimódi szivattyús kút. A kút tetejéről cső vezet az alsó víztükörbe, és odafönt egy mechanikus karral végezzük a légritkítást. Mégsem ez, hanem a kút alján lévő víztükörre nehezedő 1 bár légnyomás nyomja fel a vizet a kút kifolyócsövéhez. A helyzet azért megtévesztő, mert a levegő, valamint annak nyomása láthatatlan. A továbbiakban az éter (a fizikai vákuum) kerül előtérbe, ami a levegőhöz hasonlatosan láthatatlan, csakhogy a nyomása sokkal-sokkal nagyobb.

   A fentiek tanulságaként azért lássunk be annyit, hogy a gluon bár sok mindenre jó lehet, de az atommag nukleonjainak összetartására bizonyosan nem!

Az erős mágneses vonzás

Kevesen gondolják, hogy az atommagot alkotó nukleonok körül erős mágneses tereket mértek ki a fizikusok. A protonhoz T_p=14,1 e-27 Am²        (amper/négyzetméter)mágneses nyomaték tartozik. Ugyanakkor a neutronnál T_n=-9,55 e-27 Am² mágneses nyomatékot mértek ki. Ezek a számok első pillantásra kicsinynek tűnnek, de vegyük figyelembe, hogy igen kicsiny, 1,76 fm (femto-méter) méretű gömböcskékre vonatkoznak. Ezen kis gömböcskék számára igencsak nagy feladat ekkora mágnesességet előállítani.

   A proton-gömbön belül hihetetlenül nagy értékű 5784 amper áram, gyakorlatilag köráram folyik. Ezt az áramot a kívül elhelyezkedő és fénysebességgel keringő u kvark hozza létre, amely így egymenetű áramjárta tekercsként működik. (A részletes számítást lásd itt!) A két belül keringő kvark egymás mágneses hatását pontosan kiegyenlíti, azok tehát kifelé nem jelennek meg.

   A neutronban a mágneses hatást egy külső d kvark hozza létre és a belső kvarkok hatása itt is kiegyenlítődik. A d kvark körárama 4222 amper. Ennél a számértéknél nagyvonalúan eltekintünk a valóságtól az egyszerűség érdekében. Ugyanis a neutron valamivel nagyobb a protonnál, de ebben a dolgozatban talán szükségtelen a különbségekre kitérni. További ábrázolási probléma még, hogy a keringő kvarkok a rajz síkjában helyezkednek el. Valójában ezeket fel kell állítani, és arccal egymás felé kell fordítani. A kiáramló mágneses erővonalak így alakulnak ki helyesen.

   A lényeg mindkét nukleonnál az, hogy belsejükben igen nagy áramok folynak, melyek rendkívül erős mágneses hatást, illetve a T_p és a T_n mágneses nyomatékot hozzák létre. Ezek az igen erős mágneses vonzerők bőven legyőzik a protonok által keltett taszító hatásokat. Ezáltal az atommag stabil lesz, a nukleonok szorosan együtt maradnak, még az esetenként átszáguldó neutron lövedékek sem tudják szétlőni őket. Ugyanis, ha külső lövedékek hatására rés keletkezik a magban, akkor ezt a rést a mágneses erővonalak képesek ismételten összehúzni. (Lásd 3.ábra)

   Az atommag belső összetételének feltárása után (1934) a legtermészetesebb gondolat volt valami ragasztó közeget keresni, ami összetartja a golyócskákat. Ilyen ragasztót korábban nem ismertek, de nevet azért adtak neki: Erős kölcsönhatás. Sajnos arra nem gondoltak, hogy esetleg az ismert mágneses kölcsönhatás is elegendően erős lehet az atommagon belül. Álmukban sem gondolták volna, hogy a nukleonokon belül létezhetnek extrém erős áramok, melyek extrém erős mágneses teret hozhatnak létre. Ez az erő bőségesen elegendő az erős elekrosztatikus erők legyőzésére. De lám, a mágneses vonzás jelenti a végső megoldást.

3. ábra  Az erős mágneses vonzást

a mágneses erővonalak fejtik ki

A tudományos közösségek gyakran emlegetik a középkori anglikán lelkész és természettudós William Ockham tiszteletes mondását, illetve feddését kollégái irányában: "Amikor új teóriát alkottok meg, akkor csak a végső esetben készítsetek hozzá új entitást, azaz ne szaporítsátok fölöslegesen az ismert entitások számát!" Sajnos a korabeli tudósok nem fogadták meg az intést, és megalkották az erős kölcsönhatás fogalmát. Pedig ismerték a mágneses vonzást, csak azt nem hitték el róla, hogy az atommag belsejében képes lesz elegendő összetartó erőt kifejteni. Nem olyan régen azonban sikerült megalkotnom egy koherens és megbízható elméletet a proton és a neutron belső szerkezetéről. Ennek elválaszthatatlan része az igen erős mágneses terek megjelenése.

   Függetlenül a fenti áramjárta nukleonok megszerkesztésétől már réges-régen kimérésre kerültek a T_p és a T_n mágneses nyomatékok. Ezekből egyenesen következtek a nagy értékű erős áramok, valamint a rendkívül nagy értékű belső mágneses erők. Ezért már korábban elkerülhetetlen lett volna a fizikusok részéről az erős mágneses vonzás fogalmának megalkotása és bevezetése, függetlenül attól, hogy a nukleonok belső rendszerét és geometriáját nem sikerült a problémához hozzáilleszteni.

   A fizika számára most már elkerülhetetlen az a lépés, hogy eleget tegyenek az Ockham elvnek. Amely szerint el kell vetniük az indokolatlanná vált erős kölcsönhatás üres fogalmát! Ugyanakkor adódik a lehetőség, sőt kézenfekvő bevezetniük az erős mágneses vonzást, a régi, megbízható és számszerűen tökéletesen működő mágneses kölcsönhatást.

Számított adatok:  Proton

Kelt: 2020 09 30

Tassi Tamás

fejlesztőmérnök

hobby-fizikus

www.aparadox.hupont.hu

Kulcsszavak:

Gluon, proton, neutron, erős kölcsönhatás 

Az, hogy weboldal ingyen annyit jelent, hogy minden ingyenes és korlátlan: weboldal ingyen.

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat