新闻资讯

中微子质量的直接推导

一、简介

中微子物理学已经进行了大量研究[ 1 ]。综述中描述了有关中微子质量和混合的知识[ 2 ]。近年来的主要成就是中微子振荡的发现[ 3 ][ 4 ]。目前研究人员一直在从事其他大型研究项目,特别是中微子振荡主要参数的检验[ 5 ],研究原子核是否可以在不发射任何中微子的情况下发生2νββ衰变(即所谓的0νββ)。衰变)[ 6 ],探索惰性中微子的存在[ 7]]、中微子和高介子实验之间的物理主题[ 8 ]等。评论中概述了中微子物理的现状和前景以及可能的新效应[ 9 ][ 10 ]。

许多理论家一直在研究中微子质量的起源[ 11 ]-[ 21 ]。我们已经研究了不同的模型,但这些研究的主要特征可以归结为一些假设。第一种可能是中微子是狄拉克粒子,这意味着粒子(中微子)和反粒子(反中微子)是不同的,并且这种粒子相互作用,即通过质量的存在体验重力相互作用。第二种可能性是将中微子和反中微子视为同一个粒子,将其解释为马约拉纳粒子。不同之处在于,在马约拉纳中微子中,应包括二分之一的因子,以避免重复计算,因为这两个场不是独立的。此外,引力相互作用的狄拉克项可以直接通过希格斯机制产生,并且狄拉克项在轻子数变换下可以保持不变。尽管在马约拉纳项的情况下,需要额外的希格斯三重态,这在总拉格朗日中带来了不可重整化项,因此轻子数变换变得不可能。

此外,理解中微子质量的理论方法包括在跷跷板机制框架中的混合,假设三种活性中微子(电子、μ子和τ中微子)。在此类模型中,不仅质量的存在以及中微子味道中质量之间的差异很重要,而且混合角的存在也很重要,因为它们是允许确定中微子振荡的角度。在上述关于中微子质量性质的最后一篇出版物中[ 19 ] ,研究人员提出了一种必须对中微子质量做出贡献的新粒子(粒子),并将估计的极限与希格斯自然性的上限进行比较(尽管科学不知道)确定希格斯玻色子的“自然性”是什么)。

在论文[ 20 ]中,利用中微子的约束势、静电能及其电磁半径来计算中微子质量。但由于这些参数的值非常近似,所得到的结果0.006 eV/ c 2很难被认为是真实的。

研究人员[ 21 ]研究了狄拉克中微子、跷跷板和双跷跷板模型中的中微子质量无政府状态,并考虑了随机马约拉纳质量矩阵。在他们的模型框架中,他们计算了每个中微子模型中质量平方比的概率分布。

de Gouvêa [ 18 ] 在他的综述论文中强调,中微子质量之谜是当今粒子物理学的一个中心问题。虽然上述研究主要集中在中微子质量和中微子振荡上,但并没有揭示这一现象的本质,即:中微子质量是什么,它的起源是什么,它是如何出现的,每种味道都有它的特点吗?自己的质量价值?除了在β衰变反应(或在撞击原子的加速粒子束下)中突然产生中微子这一现象,仍然是自然界的一个巨大谜团。

在研究人员关于中微子物理理论的小组报告[ 22 ]中,他们指出,确定导致非零中微子质量的不同假设自由度和相互作用非常重要。然而,认识到基本粒子不是点而是必须具有体积和表面的空间扩展物体也很重要。此外,物理真空根本不是真空,而是一种基质(吠陀文献中的“loka”,后来在欧洲开始被称为以太),所有粒子都从其中出现然后消失。

中微子质量的实验研究代表了大批研究人员的技术巅峰,也许最近最重要的成就如下。在论文[ 23 ]中,研究人员得到了电子中微子质量<150 eV/ c 2的极限。他们的方法基于163 Ho 中的电子捕获,伴随着复杂的电子-电子散射过程,可能会影响有效中微子质量。使用回旋辐射发射光谱法获得了电子中微子质量上限的接近值[ 24 ];在他们的方法中,电子具有高能量,并且在电子和氚气体分子之间3 H- 3发生H非弹性碰撞。获得的中微子质量极限为<152 eV/ c 2 [ 24 ]。最后使用分子氚对 氚β衰变谱进行了高精度直接测量(时间2→赫特++e+
ˉ
ν
e)证明电子中微子质量的上限为 < 0.8 eV/ c 2 [ 25 ],并且他们的方法不依赖于中微子是狄拉克粒子还是马约拉纳粒子的假设。

上述使用非常精确、复杂的实验方法获得的实验结果之间存在如此显着的差异,需要澄清。然而,到目前为止,我们还没有看到对中微子质量测量值所获得的结果中如此惊人的差异进行任何分析。

本文件强调了所有这些提出的问题,并提供了答案。此外,从基本原理出发,质量的概念本身也得到了澄清。该论文提出了一种基于真实物理空间的结构和性质的方法,因此对所提出问题的描述和寻找答案不同于当前粒子物理学典型的已建立的抽象理论方法。

2. 初步

在粒子物理学中,通常使用抽象的数学装置来描述粒子、它们的相互作用、产生和湮灭。然而,尽管使用物理数学工具研究基本粒子取得了巨大进展,但研究人员注意到这种方法存在严重问题。Lykken 和 Spiropulu [ 26 ] 强调,未能找到超级伙伴正在酝酿一场物理学危机,迫使研究人员质疑他们几十年来一直在研究的假设。希夫曼 [ 27]指出,大型强子对撞机实验中粒子超级伙伴的缺乏表明我们对量子物理学的基本理解出现了范式断裂。他还指出,理论家需要重新学习(因为他们主要采用描述对称/超对称的数学方法,并且没有充分准备好替代方法)。Comay [ 28 ] 讨论了电磁、弱相互作用和强相互作用中的许多概念错误,揭示了量子色动力学(QCD)和一般标准模型中的严重错误。他指出,这种情况远未为人所知,并强调有必要重新审视标准模型。

此外,在基本粒子物理的理论概念中,粒子被视为一个数学点,这极大地削弱了理论,并表明需要扩大对现实情况的看法。我的论文 [ 29 ] 讨论了解决与超对称性坍缩相关的粒子物理学危机的可能性,考虑了一种假设真实物理空间结构以及粒子体积和表面的亚微观方法。

在粒子物理标准模型中,仍然缺乏一系列基本概念的精确定义。事实上,粒子物理的所有过程都发生在物理空间中,但该理论仅指所有粒子从中出现的物理真空。参考文献中没有对真空、粒子、轻子、夸克、质量、电荷等基本概念的任何明确定义。

可以说,希格斯场是自然界的一个基本场,它与所有大质量粒子的质量的产生有关。然而,希格斯场是作为一个抽象场引入的,具有两个抽象标量中性和两个抽象带电分量,形成弱同位旋 SU(2) 对称性的复杂双峰。这些物理数学的抽象概念如何与真实空间相关联,而真实空间是由纯数学和数学物理规则描述的?此外,希格斯形式主义并没有回答这个简单的问题:什么是质量本身,什么是电荷?可以说,希格斯场解释了质量的产生,而不是质量本身的起源。从写在一张纸上的几个微分方程中引入的一些抽象符号生成复数中的“质量量子”?该方法原则上无法解释质量的概念。而且,科美[[28 ]表明 QED 拉格朗日密度的当前形式违反了宇称守恒,而电动力学守恒宇称,并且他证明了拉格朗日密度 -1/4⋅FμνFμν肯定是当前 QED 结构中的一个错误元素,然而,正是这个术语对于希格斯的摘要论文极其重要 [ 30 ]。此外,在希格斯形式主义的框架下,人们无法理解真正的物理空间到底是什么。我们还可以引用一句明智的话[ 31 ]:“问题在于缺乏简约性:如果我们不需要“介电常数粒子”来描述真空的电学特性,为什么我们需要一个“质量粒子”来描述真空?真空的质量赋予特性?”

核物理学中也出现了严重的概念问题。事实上,最近发现[ 32 ][ 33 ]核力,包括手性有效场理论中衍生的核力,无法再现α粒子的激发。也就是说,提供 QCD 因式分解定理测试的过渡形状因子似乎具有实验中测量值的两倍左右。

这强调了这样一个事实:真正的核力不能仅与 QCD 理论的抽象形式主义相关。

粒子物理学面临许多严峻的挑战,因为它仍然建立在大约 90 年前创建的知识基础上。粒子物理学家仍然基于抽象的理论观点进行操作,将物理数学抽象工具获得的结果应用于现实。粒子物理学中使用的所有理论都基于对称性,这只有在粒子被视为点而不是扩展对象的情况下才有可能。当然,这种方法可能会导致结果出现严重错误,粒子物理学家必须为事件的这种发展做好准备。为了描述现实,我们需要使用数学物理学,它以真实物质和真实物体的参数为基础进行操作。只有在了解真实物理空间的基础上,才有可能建立新的基本原理,它的结构和定律,必须与量子力学形式主义联系起来。不理解这一点可能会导致更多无法解释的现象。

Bounias 和作者[ 34 ][ 35 ][ 36 ]从集合论、拓扑学和分形几何出发,构建了详细的真实物理空间数学理论。书[ 37 ]中对物理学进行了详细的应用,其中粒子物理学和核物理学是用源自空间亚微观构成的术语进行描述的。

在数学中,一个点可以被视为一个拓扑球,一组点代表一组球/网络。然后,在这种方法中,物质和距离可以从相同的流形中导出。

在棋盘格中,局部分形变形与物质的局部外观相关。换句话说,分形结构体现了从无到有的出现,因为局部分形变形表示空间维度的局部增加。因此,粒子从棋盘格的简并单元中出现,遵循一些分形规则。这种方法使我们能够引入粒子(轻子和夸克)的概念和质量的概念。现有的颗粒也可以用亚微观概念来描述[ 37 ]。

事实上,轻子很容易归因于分形收缩的细胞,因为这种粒子是稳定的,因为它能够抵消来自棋盘格的整个基底的压力;那么已知味道(电子、μ子、τ)的有效半径服从不等式:ℓ Planck >

发布日期:2024-04-08