close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
В конечном счете, эксперимент OPERA и показал, что мальчика не было,
т.е. сверхсветового движения мюонных нейтрино обнаружено не было, но вот
интересно – а, в принципе, мог ли он быть в условиях данного эксперимента?
Вообще-то СТО как бы запрещает передачу электромагнитного взаимодействия
со сверхсветовой скоростью. Конечно, если бы нейтрино не взаимодействовало
в электромагнитным полем, то оно как бы и не попадало под действие СТО. Но
сечение взаимодействия мюонного нейтрино с заряженными лептонами
отлично от нуля. Так что этот вариант не проходит. Но, по моему мнению, здесь
есть некоторая лазейка, заключающаяся в том, что постулаты СТО вводились
для придания физических свойств модели пустого геометрического
пространства, и вакуума соответственно. В настоящее время, за счет
применения квантовой теории, эта модель значительно усложнилась. Появилась
модель физического вакуума с принципиально неустранимыми флуктуациями
электромагнитного поля. И, что интересно, эта модель за счет вторичного
квантования поля позволяет представить эти флуктуации как результат
обменных процессов между парами частица-античастица, например при их
рождении-уничтожении. Особенность такого представления еще заключается в
том, что помимо запрета одновременного мгновенного равенства нулю энергии
поля и количества квантов, для результата вторичного квантования нулю не
может быть равно и среднее количество пар частица-античастица. А для самих
пар нулю не может быть равна и величина их поляризуемости. Что позволяет
уже не постулировать скорость распространения электромагнитного
взаимодействия, а вычислять ее через интегральную характеристику- величину
диэлектрической проницаемости.
Eps0=N_e*Aп_e + N_m*Aп_m + N_t*Aп_t + N_p*Aп_p+....... , где:
- N_x - концентрация частиц соответствующей пары;
- Ап_x - величина поляризуемости соответствующей пары.
а под x - понимается пара: e>электрон-позитрон, m>мюон-антимюон, t>таонантитаон, p>протон-антипротон итд.
Для рассматриваемого случая важно, что скорость распространения
электромагнитного взаимодействия можно представить как C0=К/ N_e, где
К=1/(sqrt(Z0)*Aп_e).
Почему преобладающим фактором являются электрон-позитронные
пары? Тут есть несколько соображений.
- Во первых, условия вторичного квантования не заставляют иметь
одновременно все возможные варианты пар. Возможен случай, когда
результатом такого квантования будут только электрон позитронные пары.
- Во вторых, если посмотреть на величину поляризуемости таких пар, она
обратно пропорциональна кубу масс частиц. А значит, в конечном счете, их
концентрация будет пропорциональна кубу масс. И минимальная концентрация
будет как раз у электрон-позитронных пар.
Это важно, т.к. не предполагается проведение точных расчетов, есть желание
сделать верхнюю оценку возможностей эксперимента.
Теперь вернемся к нейтрино.
Как известно, сечение взаимодействия мюонного нейтрино с заряженными
лептонами не равно нулю. Поэтому, нейтрино, испущенное в процессе распада
мюона, в зависимости от своей энергии и, соответственно, связанной с ней
величиной S0 - сечением взаимодействия с электрон-позитронными парами, на
длине пробега порядка R~3/(S0*N_e) обязательно провзаимодействует с
квантом электромагнитного поля в виде виртуальной электрон-позитронной
пары и только после этого можно гарантировано сказать, что дальнейшая
скорость движения нейтрино, в соответствии с СТО, не может превышать
локальную скорость света в данной области.
Таким образом, на длине ~R от точки распада мюона, нейтрино не
обязано подчиняться СТО и, чисто теоретически, может иметь любую скорость
(точнее почти любую, т.к. нельзя забывать об отброшенных составляющих
N_m*Aп_m итд, которые внесут ограничения следующего порядка по
скорости), и только от точки R до момента поглощения при регистрации оно
обязано подчиняться СТО.
Оценить возможную концентрацию электрон-позитронных пар можно
проинтегрировав энергию флуктуаций поля, до электромагнитного радиуса
электрона. В нашем случае этого достаточно по нескольким соображениям.
- Во первых – обрезание энергии на таком расстоянии приведет к недооценке
концентрации, что не критично, т.к. проводится верхняя оценка.
- Во вторых нужно учитывать, что большую глубину интегрирования не
позволит проводить исчезновение на этом уровне “электромагнитной шубы” и
резкий рост наблюдаемой величины заряда пар, что и приведет к резкому
обрезанию интеграла.
Все вышесказанное приводит к следующей величине минимальной
концентрации электрон-позитронных пар
N_е ~ ((4Pi*me*C0/(Атс*h))^3)/Pi - я думаю, обозначения понятны, а Атспостоянная тонкой структуры.
Величину сечения взаимодействия можно взять, например отсюда
http://cupp.oulu.fi/neutrino/nd-cross.html
Учитывая, что в эксперименте использовался пучек мюонных нейтрино со
средней энергией 17Гэв, получаем среднюю максимальную длину пробега
нейтрино до взаимодействия с виртуальной электрон-позитронной парой не
более R~ 1.4 м.
Неопределенность в положении регистрируемого нейтрино на длине
730,5 км и точности 0.0025% составляет порядка 18м.
Таким образом, видно, что точности эксперимента явно недостаточно для
обнаружения искомого эффекта даже для верхней оценки. Если же учесть все
отброшенные факторы, то можно ожидать, что длина пробега нейтрино вообще
не превысит нескольких сантиметров.
Исходя из этой величины пробега сверхсветового мюонного нейтрино до
взаимодействия с электромагнитным полем и имеет смысл готовить следующие
аналогичные эксперименты.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа