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プロトンとその他の原子核の変化する大きさに関する計算

プロトンとその他の原子核の変化する大きさに関する計算

コンスタンティン・マイル
http://www.k-meyl.de/go/Primaerliteratur/PIERSDraft_SW-Theory.pdf

概要 - 30年前に既に、Karlsruhe にある当時の原子研究センターは、様々な原子核の実験的に判断された次元(大きさ)と形を公表しました。球体的な形からは別に、筒状、そして楕円形の原子核もまた発見されました。その様な実験的な結果は、計算と比較されなければなりません。拘わった p⁺ と n゜の数だけでなく、回転、旋回の方向、そして磁気的なモーメント(能率)を通した原子的な凝集力が一緒に合わせられなければなりません。その数学的な土台は近代のフィールド理論の創始者、ロジャー・ジョセフ・ボスコヴィッチによる、1755年からの研究において見つけられます。計算された彼の推測によると、例えば、粒子の半径(R)はそのフィールドに依存し、そして、究極的に、その測量において関わった全ての粒子の質量に依存します。故にプロトン(陽子/p)の半径は、エレクトロン(電子/e)との比較において、約5%、ミューオン(μ粒子)によって減少させられます。その要素は、最近の測定によって広く確認され、計算されました。これはまた、この目的のために一致している粒子の質量が計算に影響している時に、ミューオンの補助によって測定されたその他の原子に対しても応用されるはずです。この小論の終わりにおいて数学的に正当化された予測が与えられます。

1.紹介、アプローチ

彼の著書、「私達によって認識されたものとしての空間と時間」[1]の中で、ダルメーシアに生まれたフィールド物理学者のボスコヴィッチ(1711-1787年)は、距離の逆二乗の法則に基づいて、太陽のフィールドにおける地球の回転(自転)によって原因された「地球の呼吸」を語りました。これは250年前に、既に知られていました。其処から続くのは、その源泉からの距離 R において測定された、元々知られていない比率性(つり合い)で、フィールド・サイズ Ψ と別名されたものです:

Ψ ~ 1/R ². (1)

全ての場合において、逆から読まれた時に、法則はそれらの正当性を失わないと主張されるべきでしょう:

R ~ 1/√Ψ. (1*)

この表記法において、その長さ R は、フィールド Ψ によって決定され、そしてそれは必然的に、ボスコヴィッチの思考へと繋がります。もし私達が日中の間に太陽に対してより近いなら、全ての直線的な次元は少しだけ縮むでしょう。「もう一方で、私達がこれを観測する事が出来ないのは、私達の体が同じ素材で造られ、そしてそれが全ての変化に従うためです。」ボスコヴィッチの明言に矛盾(反論)する事に成功する物理学者は一人もいません。結局の処、私達は、私達の環境を光の速度と共に観測し、メートルの次元、または秒毎のメートル(秒速メートル)において、同じ変数を共にした、長さのフィールド-に依存した測定を測ります。

成り行きとして、太陽に向いている側の上の地球のタンジェント的な速度は、暗い側(夜)よりも小さく、それは地球の軌道が太陽に向かって曲がる理由です。重力/引力や遠心力の様な便利な描写は、ボスコヴィッチによって見つけられた重力のこの解釈には現れさえもしません。量子力学に対するフィールド理論の行いは、量子的な仮定、素粒子、そして元素の周期表が、数学的に計算された時に鮮明に成ります。[2]その「新た」ですが、実際には250年前からの理論の便利さの確認は、そのフィールドへの依存を例として考慮されたプロトンの半径の計算によって可能です。

2.証拠、長さの、フィールドに依存した測定

フィールドが無ければ粒子はありません。お互いに拘わった2つの粒子は、それぞれのフィールドを足し合わせ

(Ψp + Ψµ) = Ψges ~ 1/R ².

それらはお互いとの間の距離を縮めるだけでなく、同時にまたそれらのフィールドに依存した半径も縮めます。現在の探知の方法は、この少々の変化を測定する能力を持ち(精密なので)、故に、理論的なモデルの不足を指摘する事が出来ます。

フィールド理論によると、粒子の質量(m)は、実際のフィールドの描写的な量として補助的な変数の重要性しか無いので、粒子のフィールドのサイズとその質量を入れ替える事が可能です[2]。

Ψges ~ mges ~ 1/R ²     (2)

もし、測定においてプロトン(p)に加えてミューオン(μ)が関わっているなら 、比率性が応用され:

(mp + mµ) ~ 1/R²p{μ⁻}     (3)

プロトンの半径 Rp{拘わった粒子}を共にします。しかしながら、もしエレクトロン(e)が関わるなら比率性は正当です:

(mp + me) ~ 1/R²p{e⁻}. (4)

その測定は以下の関係によって異なります:

Rp{μ⁻}/Rp{e⁻}=√(mp + me)(mp + mμ) = √(1836,2 + 1)/(1836,2 + 206,8) = 0.9483. (5)

探知方法によると、プロトンの半径の計算された変化は5.17%です。重いミューオン(エレクトロンの206.8倍)を使用した測定は、Rp{μ⁻}のための、より正確な結果を与えます。ポール et al. によってネーチャー誌の中に発表された、測定結果は以下を表しました:

Rp{μ⁻} = 0.84184(±0.00067)fm (6)

2013年において、その同じ著者達のチームは、更にもっと正確な数値を測定しました[4]:

Rp{μ⁻}= 0.84087(±0.00039)fm (7)

求められた関係は、シック[5](2011年と2012年)の様にエレクトロンを測定の相手として使用しプロトンの半径と比較されるべきです:

Rp{e⁻}シック = 0.886(±0.008)fm (8)

Rp{μ⁻}/Rp{e⁻} = 0.84087fm/0.886fm = 0.949 (9)

特に2013年からの最新の測定結果は、約5.1%のプロトン(陽子)の縮みを供給します。これは5.17%(方程式(5))の計算された差と比較されなければなりません。実験的、そして理論的な数値はほぼ一致的です。

3.結論、数学的に正当化された予測

その他、そしてより古い公表された数値と同時に、CODATA の数値は、多かれ少なかれ、許容範囲です:

Rp{e⁻}CODATA = 0.8775(±0.0051)fm. (10)

1962年以来行われた測定の大きな scatter (散らばり)の範囲は、ヒットの比率を補佐します。

もし測定された数値における不一致を単純に説明するために、今日の量子物理学によって単一的なモデルが知られていないなら、フィールド理論的なアプローチは、電気力学や量子物理学の様な物理学の多くの部分に関する成り行きを共にした、その印象的な実績を明かします[2]。

重水素(デュートリウム)やヘリウムの原子核の上の計画された測定のために、この数学的な土台の上で予測が可能です。私は、エレクトロンとのミューオンによる入れ替えを通して核の半径の減少を予測し;

e.g. (デューテロン(D)の質量 mD = 3670,5 me を使用した)重水素の核の場合2.69%です:

RD{μ⁻}/RD{e⁻} = √(mD + me) = √(3670,5 + 1)/(3670,5 + 206,8) = 0.9731; (11)

または(トリトン(Tr)の質量 mTr = 5496,9 me を使用して)トリチウム、またはヘリウム-3の核の場合において1.82%です:

RTr{μ⁻}/RTr{e⁻} = √(5496,9 + 1)/(5496,9 + 206,8) = 0.9818 (12)

または(アルファ粒子 mα の質量 = 7294,3 me を使用して)ヘリウム-4の核の場合において、もしミューオンが一つなら1.38%で、もし2つのミューオンが関わるなら2.70%です:

Rα{μ⁻}/Rα{e⁻} それぞれ = 0.9862:= 0.9730. (13)

4.将来性

今から2年後の、Villigen の PSI における MUSE グループの計画された実験は、重水素(予測:2.7%)とヘリウム-4(予測によると1.4-2.7%)の半径のために、単純なフォーミュラ(5)の確認に対して貢献出来るでしょう。ですが私の数学的な予測は、もし拘わった粒子の質量が増大するなら、その影響力が減少する事を示唆します。故にその測定された結果は、重要性の消失によって脅かされます。私は antimyon (antimuon?) μ⁺ の様な軽量な粒子の測定を望みます。この場合において約30%の違いが起こるはずです。

同じ理由のために、古典的なエレクトロンの半径は、あらゆる測定されたものよりも、遥かにもっと大きいものです。
_____
参考文献
1. Boscovich, R. J., De Spatio et Tempore ut a Nobiscognoscuntur, 1755, translated from Latin by: R ̈ossler, O. E., Endophysics, (World Scientific, 1998, cited by Meyl, K., Self-consistent Electrodynamics, INDEL publisher, 2010.
2. Meyl, K., Potential Vortex, Vol. 1–4, INDEL publisher 2014, www.meyl.eu.
3. Pohl, R., et al., “The size of the proton,”Nature, Vol. 466, No. 7303, 213–216, 2010, doi:10.1038/nature09250.
4. Pohl, R., et al., “Muonic hydrogen and the proton radius puzzle,”Annual Review of Nuclear and Particle Science, Vol. 63, 175–204, 2013, arXiv:1301.0905v2, doi:10.1146/annurev-nucl-102212-170627.
5. Sick, I., “Problems with proton radii,”Progress in Particle and Nuclear Physics, Vol. 67, No. 2, 473–478, 2012.

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