Ⅲ.“基本引力微子”和暗物质,暗能量 -- 宇宙质能之源 在继续下面内容前,我们先对上述内容作一小结: 基于基本引力微子理论,探究了万有引力具有普适性(Generally applicable)的原因,客观上也提出了暗物质,暗能量和“基本引力微子”之间存在着的必然关系问题;这项研究让我们释疑了以下的系列谜题:为什么物质世界是稳定的?它仅有质子,电子和中子等少数几种稳定粒子组成?而且,为什么它们的质量和电荷量是确定的?为什么任何强大的粒子对撞机只能给出大量的短命粒子,永远也不能得到新的稳定粒子,象已有的稳定粒子一样组成稳定的物质世界?事实上,我们似乎也确定了基本引力微子就是电磁相互作用和光的传播的物质基础,据此可以探明它们的物理机理,而且,也包括探明强相互作用的超强强度和短程力特性的本质原因。 这项研究找到了确定“基本引力微子”质能值的数理方法,给出理论值是3.636 x 10-45 kg。深入的探讨,还能发现,光的传播有着明晰的运动机理:它表现为引力微子的粒子脉冲和空间作为媒体物质的引力微子,相互间的一种波粒干涉现象,具有驻波的数学形式。从此,我们对强相互作用,电磁相互作用等作用机理问题的探索有了一个切实的研究平台,根据现有的数学方法完全可以给出质子,电子和中子的质电数理模型;并对三大电磁实验定律乃至麦克斯韦场方程等作出严密的理论推导。 上述有关内容已经刊登在美国自然科学杂志2012年3月刊上[33]。 一:放弃“暗物质”有关“弱相互作用大质量粒子理论”的原因 20世纪30年代,瑞士天文学家弗里兹·茨威基(Fritz Zwicky)在研究旋转星体的速度和位置间的关系时发现,开普勒理论旋转曲线发生异常:“不同距离上的物体具有相同的转动速度。” 他研究了距离我们约两亿光年的COMA星系团,先测量了星系团中各个星系的亮度,通过已知的亮度和质量的关系,得出了可以看见的星系团质量。他同时又测量了各个星系的公转速度以及它们到星系团中心的距离,由万有引力定律计算出了星系团的总质量。得出了一个惊人的结果:在星系团中,看得见的星系只占总质量的1/300以下,而99%以上的质量是看不见的,只能通过引力来“感觉”到它们的存在。 另外的实验例证发现于1983年,之后,出现了更多的实验,证实了瑞士天文学家弗里兹·茨威基的发现,这包括哈勃望远镜探测到宇宙黑物质环。。。科学家终于宣称发现了宇宙暗物质存在的直接证据;继后,欧洲和美国的科学家在《自然》杂志上发表了他们为宇宙暗物质绘出的三维图。。。 对于严肃和具有基本学识的物理学家,首先会认识到,天文学家弗里兹·茨威基的伟大发现包含二个关键的结论: 1.整个星系团总质量的99%是“看不见”的,只能通过引力“感觉”到它们的存在。即:宇宙质量的99%是引力暗物质。 2. 所谓“不同距离上的物体具有相同的转动速度。”意味着,这个“看不见”的引力物质是弥散在整个星系团的空间之中。即:暗物质存在的“空间弥散性”。 研究者曾对暗物质可能的形态做过很多理论上的猜测。就目前而言,被研究得最多,也是最被看好的暗物质模型正是这个所谓弱相互作用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particle,即WIMP)。这种粒子的特点是,虽然没有电磁相互作用和强相互作用,但是参与弱相互作用,同时质量比质子和中子大。 “WIMP之所以成为暗物质的热门候选者,主要有3个原因: 1.WIMP具有‘冷暗物质’的各种性质,而基于冷暗物质的宇宙学模型与观测符合得比较好。 2.在粒子物理理论中比较容易构造出符合WIMP 特点的粒子。例如,流行的超对称理论就预言可能存在最轻超对称粒子,这种粒子如果不带电就很容易符合WIMP的特性。 3.WIMP具有弱相互作用截面,而按照统计物理的粒子退耦理论计算,WIMP的数量也刚好和暗物质密度的观测值在同一个数量级。即WIMP可以很好地放入我们今天的宇宙理论模型,作为暗物质的候选者。据说,研究者试图观察宇宙射线流中的正电子来发现暗物质的踪迹。 根据暗物质基本实验观测得到的结论2(暗物质存在的“空间弥散性”),我们提议,排除暗物质由大质量粒子组成的可能性。理由有二: (1)目前的科技水平,中微子这样的弱相互作用粒子都能有多种方法探测到它的存在。对于比中微子质量大(不在同一数量级,甚至比质子,中子大10-1000倍)的大质量粒子却长时间不能探测到它的踪影。 (2)对这种大质量暗物质候选者的探测,必须把探测的方向对准天体其他空间方向,背景不含恒星等大质量星体以及脉冲星,超新星等,没有宇宙星体产生剧烈碰撞,塌缩,扰动等情况。 物理学已经了解,产生正电子有以下多种可能: 1.中微子和质子会产生中子和正电子; 2..在T=5*10^9K的温度下光子可以较高程度的反应生成正负电子对,体系热平衡时正电子数量和光子数量大致相等。 3.核聚变:恒星们主要的核反应就会释放出正电子,比如我们的太阳,其中每时每刻都在发生如下反应:四个质子聚合成1个氦核,同时释放出两个电子中微子和两个正电子。 4.衰变:比如放射性同位素磷30就会通过正β衰变释放正电子。 5.其他方法:利用能量高于1兆电子伏的γ射线辐射铅板、薄金属箔、气态媒质等都有可能观察到正电子。。。 而且,就现今的科技水平,还远不能说是掌握了正电子产生的所有情况。可以确定地说,如果在某些方向发现正电子,就称是发现了“暗物质可能存在的迹象”,逻辑上是大大欠妥的。基本引力微子理论中也很容易证明,异常天体扰动中的质子,中子会产生正电子。 由美国奋进号航天飞机送入太空的阿尔法磁谱仪(AMS)对观测正电子提供了极大的便利,对科学研究无疑会作出重大贡献。 一旦AMS观测到正电子,站在科技严肃慎密的角度,科学家还必须排除这些正电子是来自脉冲星或其他的扰动星体等上述提到的五种情况. 航天飞机上的阿尔法磁谱仪,用于导引高能粒子聚焦的设备长度是有限的,根本无法保证进入AMS的粒子不是源于背景中的恒星或大质量星系,或更大区域中产生的正电子因衍射所至。正如观测结果表明的,在阿尔法磁谱仪运行的最初18个月中,已经探测了250亿次粒子事件。是说,AMS的探测镜头是摄入包含大量恒星,脉冲星等各种星体的广博背景。称是发现了“暗物质可能存在的迹象”,逻辑上更是大为不妥。事实上,现有的关于暗物质的理论,包括WIMP理论,对暗物质仅是理论上的猜测,科学家们也无法确定暗物质粒子究竟有多大,有多重,以及究竟需要多大的能量才能够在实验室中发现它们。或许在任何加速器中都无法找到暗物质粒子。 据说,美国马里兰大学>科学家萨拉-恩诺曾表示,“我们或许不知道这样一个事实,那就是暗物质粒子是我们无法制造或探测到的粒子。” 如果能够确定,AMS在其他天体空间方向(背景不含恒星等大质量星体)不能观测到正电子,那么,这种大质量的粒子作为“暗物质”的候选者就只能被排除。我们就必须重点展开有关暗物质引力微子理论的探索和研究。 二.暗物质的基本引力微子理论 微子级的引力子在目前的科技水平是无法直接观测的。但是这不等于科技无法探索和确认它的存在。恰恰相反,通过对微子级的引力子的研究,可以同时解决大量物理学以往存留的谜题。 根据足够的实验依据和科学已经给出的发现和突破,支持我们向所有物理界的同仁宣告:基本引力微子理论彻底解决了“暗物质”的物质组成问题。[20] 对于暗物质实验二个关键的结论(宇宙质量的99%是引力暗物质和暗物质存在的“空间弥散性”)最为贴合的暗物质理论,当数中国的“基本引力微子”理论[20]。因为该课题是研究“基本引力微子”存在的物理问题,用实验事实证明“基本引力微子”组成“暗物质”和所有的基本粒子乃至整个物质世界。 有关“基本引力微子”存在的物理问题,有以下几个讨论点值得我们在此一提: l 微波背景幅射。 l 基本粒子间的光物质的交换。 l 基本粒子的湮灭:基本粒子都存在着它的反粒子,正反粒子的相互作用无一例外地转化为光能。 l 基本粒子间的相互作用总是伴随着光能的发射或吸收。 l 所有各类物质都具有万有引力的通性。 l 物质总能量质能关系在基本引力微子理论下的直接导出: l 光的波粒二象性和宇宙光度学质量和引力质量问题证实光的传媒物质存在。 这项研究已经给出的一些主要结论和成果: 1.基本引力微子理论的研究结论涉及物质稳定存在的机理;揭示,质子,电子,中子具有确定质量和电荷量的本质原因是因为它们由同一基本引力微子组成,而且,强相互作用并非源于粒子内部,是我们这个物质总星系引力微子的整体引力叠加,产生的“压强”效应。 发现,宇宙质量,基本引力微子质量和强相互作用间具有以下数值关系: 这一模型下的强力作用值是粒子间万有引力值的Mu 倍(Mu为宇宙总质量),它是短程力, 满足强相互作用强度的实际情况。同时表明,以往科技界认为强相互作用存在於粒子内部的慨念是一种误解。 2.稳定粒子是强大宇宙暗物质整体压强下基本引力微子凝聚的“雾粒”。类似饱和气体中的“液滴”; 研究给出了“基本粒子稳定态的数理模型”和 “动态平衡方程”: I0 = I = ANdW2 3.该研究引出“稳态粒子基体(B体)”概念,证明了这种“B体”的唯一存在性。 “稳态粒子基体(B体)”的数学模型具有三个稳定态,与质子、电子、中子相对应。(参阅《暗物质物理学》第7,8章)。 该结论被所有粒子对撞实验的结果所证实。而且,这正在揭秘,物质世界为什么稳定存在,且仅由少数几种稳定粒子组成的本质机理,让人们了解,为什么科学家用强大的能量来加速粒子,包括欧洲大型强子对撞机(LHC)的实验,撞击出来的只是瞬间存在的短命粒子;无法给出不同于我们已经了解的,象质子,电子那样可以组成稳定物质的新的“稳定粒子”? 4.揭示基本引力微子构成空间“暗物质”的基本特性: l 引力是基本属性,但粒子间的直接引力非常微弱,不足以此相互团聚形成更大的粒子。基本引力微子属于弹性粒子范畴,相互接近超过一定间距时表现出斥力,这也是目前物理学家发现宇宙斥力的存在机制。给出它的基本方程如下: ; l 宇宙整个空间基本引力微子的引力叠加,产生空间引力微子“压强”。强度计算表明,它与强相互作用相当。显示基本粒子是宇宙引力微子强压下的“液滴”,类似饱和气体中的雾滴。数理模型中有与质子、电子、中子相对应的稳态解。 l 基本引力微子平均速度具有与光速相当的量级。 l 空间基本引力微子的“粘性”极小,在巨大宇宙引力微子压强下,具有极强的场作用效应。 l 基本引力微子在宇宙空间中的质量密度极小,量级为10-28G/cm3,然而,它的数量密度却极大,在1埃直径的球壳面受到空间中引力微子的撞击次数量级在10 8-14次/秒。 l 基本引力微子具有比中微子更强的渗透性。 顺便和“暗物质WIMP模型”的三个特征拿来作些对比,不难发现,暗物质的“基本引力微子”模型有胜出一筹的特出表现: (1)基本引力微子具有‘冷暗物质’的各种性质,这是不言而喻的,相信,没有人会怀疑,基本引力微子具有比中微子更强的渗透性)。 (2)粒子物理理论中比较容易“构造”出符合WIMP 特点的粒子,但是,我们却已经看到,“暗物质的“基本引力微子”模型”已经为大量的物理实验和现象事实所验证。(参阅下文和珠海版“暗物质物理学”)。 (3)理论计算认为 WIMP的数量和暗物质密度的观测值在同一个数量级。可以是暗物质的候选者之一。对于“暗物质的基本引力微子模型”,按照基本引力微子的空间物质特性:“基本引力微子在宇宙空间中的质量密度极小,量级为10-28G/cm3,然而,它的数量密度却极大,在1埃直径的球壳面受到空间中引力微子的撞击次数量级在10 8-14次/秒。”。。。。由此建立的数理模型勾画出了这个宇宙的现实物质世界。当时,以著名物理学家李新洲为首的中国研究团队对引力微子构成宇宙的数理模型进行验证,给出的结论是:考虑到WG星是由大量的WG元粒子组成,则我们发现E0的上下限仅相差15%,。。。利用WG方案,确实可以解决宇宙的暗物质问题 参阅“暗物质物理学”第十一章:11.2 WG星质量的解析研究(早期论文称基本引力微子为WG,是拼音微光子的缩写) 考虑宇宙整个空间基本引力微子的引力叠加,空间引力微子产生的“压强”。进行强度计算表明,它与强相互作用相当。显示基本粒子是宇宙基本引力微子强压下的“液滴”,类似于饱和气体中的雾滴。数理模型中有与质子、电子、中子相对应的稳态解。。。接着,一系列物理学中的重大谜题从此一一破解。 在这里值得顺便提及的是有关“暗能量”: 基本引力微子的平均速度具有光速相当的量级。物理学家已经确认,暗物质的总质量是宇宙质量的95%以上。因此,“基本引力微子理论”在证明基本引力微子存在的同时,也就解决了所谓“宇宙暗能量”和它存在的状态问题。试想,以往人们认识的物质之外,世界居然还有10倍以上的质量是物理学家不曾觉察的暗物质,而且,这所谓的暗物质的平均速度与光速相当,这个“暗能量”的巨大更是完全出于物理学家意识和想象之外的。当然,我也建议物理探索者去谨慎严密地进行思考。 以上基本引力微子构成空间“暗物质”的独特性质提供了研究光,波粒驻波态光速传播的本质机理和物质条件;对电磁场作用的作用机理,以及三大电磁实验定律的理论诠释乃至最终导出麦克斯韦场方程等奠定了物质基础。 5.研究证明,光的运动状态,是基本引力微子粒子脉冲和空间中基本引力微子作为媒体物质之间的一种波粒干涉现象,具有驻波的数学形式。机理描述如下: 假设光源受到某种作用,激发出一些基本引力微子的脉冲束。这些粒子束进入到周围充满相同微子的媒体物质中,必然会引起媒体物质的波动。波动的频率与光物质脉冲束源和能量等性质有关。同时,媒体物质的波动不可避免地会对光源产生反作用。迫使光源以协迫振动的频率激发基本引力微子。我们有波动理论成熟的数学方法来处理这一物理问题。这显然是典型的驻波问题。光源以特定频率的基本引力微子激发脉冲与媒体物质的波动叠加产生干涉的驻波形式,这个运动特性决定了一些特殊的物理现象,如光波的能量是间断的,它具有所有的波动特性,同时又具有实物粒子的特性:光波具有冲量。光具有光压等性质。其实,光传播的波粒驻波模型可以用实验模似: 设计一个特制的高频分子束射“枪”,将空气分子以“超声波”的频率射向充满空气的空间。所有的光的波粒两象特性,都可在这个实验中观察到;我们可以检验它的直线传播性、径向“波压”(相当于光压)、干涉,衍射。。。 该模型还表明,只有源的束射粒流与“基本引力微子”质能差在一定的范围内,波粒二象性就会比较明显。对于粒子质能相对于基本引力微子的质能极大的重粒子束,则主要呈现粒子特性,这与事实相符。用这个模型还机理性地解释了光偏振,光电效应等实验。(《暗物质物理学》第5&18章) 上述基本引力微子理论有关光传播机理宏观模拟实验,居然由美国洛克希德公司首次建造的,三倍音速远程战略侦察机SR-71,尾喷管发出的马赫点完美演绎。 6.基本引力微子理论对电相互作用做了深入研究:认为,“粒子基体”对外的辐射频率应分解为两个基本部分,一是作为质心的“B体”的振动频率νB ;二是“B体”核外基本引力微子云的辐射频率νw 。显然质心的振动频率较轨道基本引力微子的辐射频率低得多,它们具有完全不同的频谱,且νw >> νB 。具体就质子体和电子体来比较,质子体的外辐射以νw 为主,称为高频体;而电子体的外辐射以νB 为主,称为低频体。电相互作用就是归结为不同频体和相同频体之间共振原理下的动力学效应。电量的本质定义为带电物体对外辐射基本引力微子的通量。电荷的量子化本质,“库仑定律”;“高斯定律”;“毕奥-沙伐定律”都在上述前提下自然导出。 7.关于磁,在这个理论中归结为基本引力微子的吸收或释放场与空间基本引力微子旋涡的复合场,相关的实验定律也自然直接理论导出。对麦克斯韦电磁方程组的数理关系提供了坚实的物质基础,并做了严密的理论推导。 8.该项研究还对以下问题进行了专题讨论:1.量子力学波函数引入复数形式的物质基础,机理性解释和数理推导。 2.光在引力微子理论下的波粒干涉的驻波态和“光传播媒体的体系随动原理”;3.“原子体系稳定和电子轨道几率运动电磁能量发散间关系问题”;光的传播和传播距离相关的“多普勒效应”。。。 |