Аннотация: В статье представлены экспериментальные открытия, недавно полученные на Большом адронном коллайдере (БАК) и на альфа- магнитном спектрометре AMS-02, который был размещен на Международной космической станции (МКС). Для объяснения их результатов предлагается рассмотреть поляризацию квантового вакуума (темной материи) и резонансы, сопровождающие образование неустойчивых частиц, включая тяжелые резонансы бозона Хиггса, при столкновении пучков релятивистских протонов. В связи с этим возникла необходимость пересмотреть Стандартную модель на базе новой парадигмы в рамках новой физики.

Ключевые слова: вакуум, темная материя, протон, электрон, позитрон, резонанс, энергия.

1.Вступление

Экспериментальные открытия, недавно сделанные на Большом адронном коллайдере (БАК), включают открытие бозона Хиггса, увеличение сечения взаимодействия протонов в интервале энергии Wp ~ 10 - 100 ГэВ и увеличение доли процессов упругого рассеяния в интервале энергии Wp ~ 100 ГэВ - 13 ТэВ, что является следствием повышения устойчивости протонов а так же испускание струй в неупругих процессах с большой множественностью. [1]. Наиболее поразительным является то, что интервал резонансной энергии протонов в LHC, при котором наблюдается наибольшая вероятность неупругих столкновений протонов и создания новых частиц, соответствует энергетическому интервалу Wp ≈ 10-100 ГэВ [1, рис. 2], однако с увеличением энергии релятивистских протонов эффект их устойчивости после столкновения возрастает [1]. Обращает на себя внимание тот факт, что в альфа-магнитном спектрометре AMS-02 пик полного энергетического спектра вторичных электронов и позитронов [2, рис.16], а также максимумы энергетических спектров, полученных отдельно для позитронов [2, рис. 21] и для электронов [2, рис.22] также соответствует интервалу энергий Wp ≈ 10-100 ГэВ. Можно предположить, что создание новых частиц в этом диапазоне энергий связано с поляризацией квантового вакуума (темной материи). Такая картина противоречит понятиям классической физики и выходит за рамки Стандартной модели (SM). Последние экспериментальные открытия в БАК ждут объяснения. Их интерпретация затруднена, поскольку все наблюдаемые эффекты в БАК связаны с проявлением сильных сил взаимодействия и должны описываться квантовой хромодинамикой (КХД). Сегодня наиболее широко в теоретической физике используется метод теории возмущений, в котором проводится разложение в степенные ряды по константе связи, справедливое в случае ее малых значений. Однако этот метод не подходит для описания рождения частиц при так называемых «мягких» событиях взаимодействия с малыми переданными импульсами, для которых константа связи достаточно велика. Для трактовки экспериментальных данных о таких событиях приходится в основном привлекать различные феноменологические соображения. При этом в таких моделях обычно приходится вводить много подгоночных параметров. В результате предсказания моделей становятся менее определенными и недостаточно надежными. В статье предлагается другая интерпретация «мягких» событий создания неустойчивых частиц в БАК на основе поляризации квантового вакуума (темной материи) и резонансов. Новая физика представляет квантовый вакуум (темную материю) в качестве третьего полноправного участника столкновений протонов в БАК, чье присутствие апологеты доминирующей 100 лет в физике Специальной теории относительности Эйнштейна отрицают [3]. В связи с тем, что сегодня в рамках проектов ELI и XCELS доступная для экспериментов интенсивность лазерного излучения возросла до 10²³ Вт∙см^-2 и выше на линейном ускорителе SLAC возникла возможность для исследования до сих пор экспериментально не изученных нелинейных вакуумных эффектов. Так на уровне сверхвысоких интенсивностей 10²⁶Вт∙см^-2 эффект рассеяния лазерного импульса на электронном пучке с энергией 46.6 ГэВ (нелинейный комптон-эффект) вызывает такие каскады последовательных излучений жестких фотонов, что рождение ими вторичных электрон-позитронных пар в вакууме является цепной реакцией, продолжающейся вплоть до момента полной потери энергии заряженными частицами. Это очень напоминает широкие атмосферные ливни, порождаемые космическими частицами [4,5]. При этом сравнение космических наблюдений c результатами лабораторных исследований демонстрирует глубокие аналогии, свидетельствующие, как минимум, о единстве физических принципов поведения вещества в широком диапазоне плотностей и температур. Возможно, рождение электрон-позитронных пар в вакууме является проявлением неустойчивости темной материи. Сегодня по результатам экспериментов на линейном ускорителе SLAC многие физики считают, что и в БАК испускание струй в неупругих процессах с большой множественностью, в том числе протонов и антипротонов связано с темной материей [6]. Необходимо отметить, что любой квантовый процесс рождения пар из вакуума сопровождается различными многочастичными процессами. В КЭД до сих пор нет полной ясности, как решить проблему рождения пар элементарных частиц и античастиц в вакууме под действием внешних полей опираясь на соответствующие уравнения Клейна-Гордона-Фока и Дирака. Для некоторых из таких полей удается построить соответствующую квантовую теорию поля Дирака, но в целом возникают непреодолимые трудности, связанные с рождением из вакуума пар короткоживущих частиц и античастиц, приводящих к нелинейным многочастичным задачам [7].

формате PDF (601Кб)