Гравитон

Хотя мой рассказ о нейтрино окончен, я должен добавить несколько слов, так сказать, постскриптум.

Вы наверное думаете, что нет ничего более призрачного, чем невесомое, незаряженное нейтрино, которое свободно проходит сквозь огромные толщи твердого вещества. Кажется, невозможно превзойти изобретательность ученых, которые предсказали существование такой частицы, а затем не просто обнаружили ее, а нашли четыре разновидности неуловимой частицы.

Однако существует в природе частица еще более призрачная, чем нейтрино. Физикам известны четыре типа полей: 1) сильные взаимодействия, 2) электромагнитные взаимодействия, 3) слабые взаимодействия и 4) гравитационные взаимодействия. Первые три взаимодействия связаны с обменными силами и обменными частицами. Для первого взаимодействия такой частицей является пион, для второго - фотон, а для третьего w -частица.

А что можно сказать о гравитационном взаимодействии? Если это поле, оно тоже должно обладать частицами, посредством которых его влияние распространяется от одного тела к другому, а поскольку гравитация, подобно электромагнетизму, представляет собой дальнодействующее взаимодействие, его обменные частицы в отличие от пиона и w -частицы должны иметь нулевую массу подобно фотону.

Гравитационная обменная частица, подобно фотону, должна быть лептоном, она электрически нейтральна и совпадает со своей античастицей. Единственное отличие этой частицы от фотона должно заключаться в спине. Из теоретических соображений физики предполагают, что ее спин равен +2 или -2, тогда как спин фотона +1 и -1 (другие лептоны и барионы большей частью имеют спины +1/2 или -1/2, а спин мезонов равен 0). Частице гравитационного поля физики дали имя гравитон. Видимые тела оказывают друг на друга гравитационное действие посредством непрерывного излучения и поглощения огромного количества гравитонов.

Однако гравитоны до сих пор не обнаружены. Прежде всего, если они вообще существуют, они обладают чрезвычайно малой энергией (если принять во внимание необычайную слабость гравитационного взаимодействия). Гравитоны большой энергии, которые можно было бы обнаружить, вероятно, возникают, например, при быстром колебательном движении звезды. Звездные катастрофы не редки, звезды взрываются и коллапсируют, огромные массы вещества извергаются наружу и устремляются внутрь звезды (или даже попеременно наружу и внутрь в случае пульсирующих звезд), но центр тяжести звезды остается неподвижным. Отдельные части звезды движутся быстро, но звезда как целое неподвижна, а без движения всего тела энергия гравитонов не возрастает.

Неужели, наконец, физики столкнулись с непреодолимым барьером, встретились с частицей, которую невозможно обнаружить?

Вряд ли кто-нибудь отважится предсказать подобное, принимая во внимание последние достижения науки. Вряд ли кто-нибудь отважится утверждать, что в науке невозможен и такой подвиг.

А пока будем надеяться, что ученые создадут методы регистрации гравитонов. Подождем и посмотрим.

Известно, что все вещество (масса) Вселенной стремится сжаться силами гравитационного притяжения и что на данный момент во Вселенной для тел небольших масс это притяжение слабое. Но что понимается под массой?

Так как в атоме основная часть массы (99,96%) приходится на ядро, а ядро, как известно, имеет положительный заряд, то положительный заряд и есть масса.
Итак, как же осуществляется гравитационное притяжение? Чтобы ответить на этот вопрос, будем считать, что гравитон это реальная частица и знак заряда этой частицы положительный, а фотон это отрицательно заряженная частица. Фотоны и гравитоны – это заряженные частицы .

Фотоны при соединении с гравитонами образуют – ней трино!

ν 1.1 - 1-фотон,1-гравитон - стерильное нейтрино. (заряда нет)

ν 2.1 - нейтрино, 2- фотона, 1- гравитон - заряжено отрицательно.

ν-1.2 - антинейтрино,1-фотон,2-гравитона – заряжено положительно.

Все нейтрино, электронное, мюонное и тау-нейтрино, отличаются друг от друга разным количеством фотонов и гравитонов.

При поглощении отрицательно заряженной частицей гравитона, она излучает фотон,но не спонтанно (электрон, поглощая гравитон, переходит на более низкий энергетический уровень в атоме и излучает фотон, атом сжимается ), а при поглощении фотона положительно заряженной частицей, она излучает гравитон. Положительно и отрицательно составные заряженные частицы постоянно обмениваются между собой фотонами и гравитонами (или нейтрино и антинейтрино, что одно и тоже), что и удерживает их друг возле друга. В любом атоме вещества постоянно идет внутренний процесс обмена фотонами и гравитонами, между ядром и оболочкой. Атом так же излучает фотоны и гравитоны во внешнюю среду, это излучение с поверхности атома и держит его стабильным.Атом постоянно "подпитывается" энергией извне. Фотоны и гравитоны “слетая” с атома передают ему импульс отдачи в противоположную сторону, как при выстреле. Любые тела держатся в стабильном состоянии только благодаря постоянному излучению с их поверхности фотонов и гравитонов (считай нетрино и антинейтрино, что одно и то же). Нейтрино всех знаков, “пронизывая” атомы со всех сторон вызывают постоянное излучение. Нейтрино и антинейтрино взаимодействуя с веществом, пролетая через электроны и ядра, постоянно меняю т свой знак заряда. Отношение заряда электрона к его массе,нужно рассматривать как отношение зарядов всех фотонов в электроне к заряду всех гравитонов, это означает,что в электроне фотонов больше чем гравитонов приблизительно в 2 . 10 11 раз,преобладает отрицательный заряд.

Рассмотрим теперь механизм притяжения двух электронов, каждый из двух электронов излучает в пространство фотоны и гравитоны, концентрация гравитонов мала (см. выше) Если электрон “изолирован”, то поле вокруг него равномерное по всем направлениям, если рядом будет находиться другой электрон, то каждый из них вызовет дополнительное излучение фотонов с противополжных сторон. Электрон может “поглотить” только положительно заряженный гравитон, но поглотив гравитон, электрон излучает фотон с противоположной стороны, этот фотон создает импульс отдачи к электрону, излучившему гравитон. Фотоны, излучаемые электронами приводят только к их отталкиванию. Учитывая, что в электроне отрицательный заряд преобладает над положительным, то соответственно для двух электронов силы отталкивания больше сил притяжения. В притяжение электронов вносит участие и соединение положительных гравитонов с отрицательно заряженными фотонами. Если мы рассмотрим тело на поверхности Земли, то с поверхности тел, постоянно идет излучение, это излучение и прижимает тело к поверхности “создавая “вес. Если мы подвесим два тела рядом друг с другом, то каждое из тел вызовет дополнительное излучение у другого тела с противоположных сторон и тела получат импульс от этих излучений направленный друг к другу, тела начнут сближаться. Механизм тяготения, это вообщем то реактивное движение. Когда тело двигается (автомобиль) “перпендикулярно” полю, то запускается процесс излучения и поглощения внутри тела в горизонтальном направлении, и тело еще какое то время (в зависимости от массы разумеется)продолжает двигаться под действием этого излучения направленного противоположно движению (движение по инерции или реактивное движение).Хвост кометы всегда направлен от Солнца не по причине светового давления, а именно потому, что это дополнительное излучение (“хвост”) создает Солнце своим гравитационным потоком, этот “хвост” и создает реактивную тягу комете, с импульсом направленным к Солнцу. Через все атомы вещества постоянно проходит поток нейтрино, проходя через атом нейтрино, постоянно меняют свой знак не изменяя вещество, и вылетая с поверхности тела, сообщают ему импульс, направленный в сторону тела вызывающего это дополнительное излучения, это излучение и вызывает сближение тел, а так как от нейтрино нельзя экранироваться, так нельзя и экранироваться от гравитации. Отклонение луча вблизи массивных тел происходит именно потому, что фотоны и гравитоны имеют заряд.
Учитель физикиР.А.А. (1979 г)
P.S.

• При взаимодействии с веществом, гравитон, поглощаясь электроном, порождает фотон, а фотон, поглощаясь положительной частицей, порождает гравитон.
• Гравитационное поле, поглощаясь веществом, порождает электромагнитное, а электромагнитное поле, поглощаясь веществом, порождает гравитационное.
• Фотон заряжен отрицательно, а гравитон положительно.
• Нейтрино разных видов – это «связанные» состояния фотонов и гравитонов.
• Гравитационные волны сжимают вещество,а электромагнитные волны расширяют вещество.

Недавно открытие бозона Хиггса получило подтверждение, и многие физики были, мягко говоря, немного разочарованы, потому что теперь все признаки указывают на правильность Стандартной Модели, почти 100-летней теории, описывающей электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц, составляющих Вселенную. Но некоторые учёные всё ещё хранят надежду, что с помощью Большого адронного коллайдера (БАК) можно выявить и другие скрытые частицы. Предлагаем вам подборку из пяти странных частиц, вполне возможно существующих в нашей Вселенной.

1. Глуино, вайно и фотино

Если теория суперсимметрии верна, это означает, что больше десятка частиц пока не обнаружено. Теория утверждает, что у каждой частицы есть скрытый аналог.

В Стандартной Модели есть два типа частиц: бозоны, несущие определённый импульс, включая глюоны и гравитоны; и составляющие материю фермионы, куда входят кварки, электроны и нейтрино. В суперсимметрии же у каждого бозона должна быть пара - фермион, и наоборот. Так, глюону (вид бозона) должен соответствовать глюино (вид фермиона), W-частицам должны соответствовать вайно, фотонам - фотино, а бозонам Хиггса - хиггсино.

К сожалению для сторонников теории суперсимметрии, БАК никаких следов этих неуловимых частиц пока не нашёл. Профессор математической физики Питер Войт высказал мнение, что они вряд ли существуют. Например, в 2012-м году физики обнаружили ультра-редкие частицы, называемые Б-с мезонами. На Земле такие частицы обычно не встречаются, но могут просуществовать доли микросекунды при столкновении двух протонов почти на скорости света. Эти условия, и в частности, скорость, на которой они были обнаружены, вполне вписываются в Стандартную Модель, и это значит, что любая из возможных суперсимметричных частиц должна быть гораздо тяжелее, чем предполагалось ранее.

Другая слабость теории в том, что она предполагает существование 105-ти свободных параметров - вариантов возможного заряда и размера искомых частиц очень много. Иными словами, учёные не совсем понимают, где и как их следует искать.

2. Нейтралино

Суперсимметрия также предсказывает существование специальных частиц, не несущих заряда. Они получили название нейтралино, и именно их наличие во Вселенной может объяснить существование тёмной материи, таинственной субстанции, составляющей большую часть плотности вещества во Вселенной. Пока удалось обнаружить только её гравитационное притяжение. Согласно теории, смесь всех частиц-носителей заряда кроме глюино и даст в итоге нейтралино.

Нейтралино могли бы сформироваться в условиях ранней Вселенной и оставить достаточно следов для объяснения существования тёмной материи. Телескоп, обнаруживший гамма-лучи и нейтрино, мог бы искать и их следы в полных тёмной материи областях вроде солнечных или галактических ядер. А недавно физики сообщили, что возможно, коллектор частиц на МКС нашёл доказательства существования тёмной материи, но результаты пока не опубликованы.

3. Гравитоны

Эта проблема в своё время поставила в тупик Альберта Эйнштейна, и сих пор будоражит умы учёных: как создать единую теорию, совмещающую взаимодействие всех основных сил, таких как гравитация и поведение квантовых частиц, поскольку квантовая теория гравитацию не учитывает.

Этот вопрос заставил физиков предположить, что существуют гравитационные квантовые частицы - гравитоны. Предполагается, что это крошечные безмассовые частицы, испускающие гравитационные волны. В теории, каждый гравитон будет оказывать влияние на материю Вселенной, но частицы будет трудно обнаружить, потому что они слабо взаимодействуют с веществом. К сожалению, с учётом современных технологий, найти гравитоны попросту невозможно, однако косвенно подтвердить их существование можно с помощью лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватория (LIGO).

4. Нечастицы

Следы нечастиц были недавно обнаружены учёными. Особенность их в том, что они могут быть Пятой силой природы, выходящей за пределы взаимодействия между спинами. В меньших масштабах спиновое взаимодействие является общим для всех частиц - это сила, выравнивающая направление спина электрона в магнитах и металлах. Большие взаимодействия отследить сложнее. Если эта связь вообще существует, то должна была бы быть в миллион раз меньше, чем между электроном и нейтроном.

Учёные ищут нечастицы внутри мантии планеты, где тонны электронов «упакованы» вместе в соответствие с магнитным полем Земли, где любое малое возмущение может дать намёк на существование нечастиц.

5. Частицы-хамелеоны

Предполагается, что существование частицы-хамелеона, то есть частицы, не имеющей переменной массы, более чем вероятно. Если она существует, то может объяснить, что такое тёмная материя и тёмная энергия.

В 2004-м году физики описали некую гипотетическую силу, обладающей способностью меняться в зависимости от своего окружения. В местах с плотно упакованными частицами вроде Земли или Солнца хамелеон будет оказывать лишь слабое влияние, в то время как в областях с разреженными электронами воздействие будет сильным. Это могло бы означать, что сила эта постепенно растёт, поскольку галактики медленно удаляются друг от друга.

Теперь учёным необходимо найти доказательства существования частиц-хамелеонов. Они пытаются обнаружить их, заставляя фотоны распадаться под влиянием сильного магнитного поля. Пока что эксперименты не дали результатов, но поиски продолжаются.

З дравствуйте, Уважаемые читатели! Все прекрасно знают, что сегодня рынок спортивных товаров развивается необычайно быстро. Каждый сможет без проблем приобрести именно такой , которой необходим. Одной из новинок на рынке является гравитрон.

Что из себя представляет тренажер

Сразу стоит отметить, что он необычайно многофункционален. Как правило, используется для того, чтобы развить мышцы, а также укрепить их. Можно отлично проработать мышцы груди, рук, пресса и плечи.

На нем могут проводить свои тренировки как начинающие спортсмены, так и опытные атлеты. Он есть практически в каждом спортивном зале, ибо считается очень безопасным и удобным.

Данный агрегат представляет собой сваренную конструкцию, которая включает в себя следующие элементы:

1. Турник для подтягиваний (имеются разные варианты хвата).
2. Брусья для отжиманий.
3. Направляющие, на которых расположен груз.
4. Специальная платформа.
5. Специализированные ступени.

Как правильно заниматься?

Для начала следует отметить, что гравитрон помогает снизить собственный вес в момент занятий. Необходимо плотно стать на ступени, и постараться сделать так, чтобы именно на них был направлен ваш вес. Важно уяснить такой момент, что чем удобнее расположился человек, тем меньше будет его рабочий вес.

Учитывая, что проработать можно все мышцы за одно занятие, следует действовать очень осторожно, чтобы не перегрузить организм. Для того чтобы мышцы были проработаны как можно лучше, нужно тренировать их группами. Не стоит включать в одну тренировку сразу все мышцы, ибо это не дает результата, а только приведет к истощению организма.

Программа тренировки

Нужно заниматься минимум три раза в неделю. Только с таким подходом можно будет добиться серьезных результатов. Подробнее о том, сколько нужно заниматься в неделю .

День первый. Следует проработать мышцы груди и спины. Занятие должно проходить следующим образом:

1. Подтягивания широким хватом — три подхода по десять раз.
2. Отжимания на брусьях — три подхода по десять раз.
3. Подтягивания обратным хватом — три по десять раз.
4. Подтягиванию узким хватом.

День второй. За эту тренировку нужно максимально проработать и трицепса. Нужно сделать всего два упражнения. Это немного, но придется делать больше подходов.

1. Подтягивания обычным хватом — пять подходов по восемь повторений.
2. Отжимания на брусьях — пять по восемь.

День третий. Самая легкая тренировка. Она должна проходить быстро, и задействованы будут мышцы пресса, а также икроножных мышц.

1. Повиснуть на турнике, и поднимать ноги — четыре подхода по двадцать.
2. Стать носками на опоры для ног, и делать движения вверх и вниз. Сделать повторений — до отказа.

В конце каждого тренировочного занятия стоит поработать над прессом.

Собственно, это классический вариант тренировки, когда прорабатываются грудь, спина, ноги и пресс. В дальнейшем, можно будет включать в тренировку упражнения, которые качают плечи.

Чем хорош гравитрон?

Главное достоинство этого тренажера в том, что он совершенно не нагружает поясницу в отличие от классических агрегатов. Вся работа в нем, выполняется преимущественно с собственным весом.

Он отлично подходит для тех людей, которые имеют проблемы с поясницей или с позвоночником. За счет чего удалось снизить нагрузку? Прежде всего за счет того, что используется противовес. Он вступает в работу тогда, когда человеку необходима помощь. В результате, суставы и другие жизненно важные органы не затрагиваются, а работают нужные мышцы.

Несмотря на то что здесь можно выполнять огромное количество разных упражнений, имеется два основных, которые лучше всего влияют на грудь и спину. Следует разобраться, как выполнять их правильно.

Что касается подтягиваний, то их можно выполнять разным хватом. Меняя хват, человек смещает акцент на ту или иную группу мышц. Подтягиваться нужно максимально равномерно. Не стоит делать это при помощи рывков. Туловище должно все время находиться в ровном положении.

Ни в коем случае не создавайте прогиб в пояснице. Стоит помнить, что полностью выпрямлять руки не стоит, они должны быть слегка согнуты в крайней точки движения. Если же разгибать их до конца, то есть риск получить травму суставов.

Отдельно нужно сказать об . Эти упражнения считаются лучшим для того, чтобы максимально проработать торс. Здесь будет включаться в работу противовес. Чтобы максимально нагрузить трицепсы, нужно минимально разводить локти в стороны.

Несмотря на то что этот тренажер считается одним из самых безопасных, прежде чем начать тренировку, вы должны качественно размяться. Даже если вы молоды и полны сил, все ровно нужно отводить некоторое время для разминки. Если не соблюдать это правило, могут начаться серьезные проблемы со здоровьем.

Заключение

Гравитрон — один из наиболее популярных тренажеров сегодня. Он стал таковым благодаря своей безопасности. Стоит отметить, что если есть много места дома, то его можно разместить даже там. Это поможет сделать тренировки регулярными. Теперь вы знаете, что такое тренажер гравитрон, как правильно им пользоваться без ущерба для здоровья.

С уважением, Владимир Манеров

Подписывайтесь и узнавайте первым о новых статьях на сайте, прямо у себя на почте.

Физик Сергей Блинников о квантовании полей, особенностях гравитации и проблеме регистрации гравитонов

05.06.2015 11 083 Russ Allison Loar

Квантование - построение квантового варианта классической модели в соответствии с принципами квантовой физики. Все поля, которые мы знаем в природе, квантуются. Наиболее наглядны кванты электромагнитного поля - фотоны. Например, советский физик Павел Черенков невооруженным взглядом наблюдал отдельные фотоны открытого им черенковского излучения , за что и получил Нобелевскую премию в 1958 году. А сегодня каждый может купить радиометр и слушать щелчки более жестких фотонов - гамма-излучения (штук 10 в минуту в обычной обстановке в Москве и 300–400 в минуту в самолете на высоте 10 км).

Гравитация - это одно из полей, которое тоже должно квантоваться, и кванты этого поля называют гравитонами. Гравитация во многом аналогична электромагнетизму. Например, в электричестве есть закон Кулона, который вполне аналогичен открытому до него закону Ньютона. Но в электричестве два одинаковых заряда отталкиваются, а в гравитации все «гравитационные заряды», то есть массы, всегда притягиваются. И, наоборот, два параллельных тока притягиваются силой Ампера, а в гравитации, уже в общей теории относительности, два параллельных тока отталкиваются.

Почему тело, подлетающее к черной дыре, не будет разорвано и другие заблуждения о гравитационном взаимодействии

В целом можно сказать, что гравитация «богаче»: для описания электромагнетизма нужно четыре числа (вектор-потенциал), а для гравитации больше - это сила тензорная. Тем не менее можно выделить часть вполне аналогичную - например, «гравимагнитную» или «гравитомагнитную». Можно увидеть в слабом гравитационном поле полный аналог уравнений Максвелла, как в электромагнетизме, и их квантовать. Это сделали еще в 1930-е годы - проквантовали и то и другое. Одни кванты назвали фотонами, другие гравитонами.

Однако есть большое «но». Гравитация в слабом поле понятна и хорошо изучена, а в сильном поле, где могут быть черные дыры и подобные объекты, она не поддается успешному квантованию. Электрические и магнитные поля могут быть очень сильными, но они прямо не влияют на ход времени и поэтому легко поддаются квантованию. Только гравитация, ими создаваемая - например, электромагнитными волнами, то есть фотонами, - влияет. А гравитация и гравитационные волны (сильные) должны прямо влиять и на кривизну пространства, и на ход времени, что каждый владелец устройств GPS или ГЛОНАСС каждый день использует на практике, даже не зная об этом.

Главная трудность в квантовании гравитации - именно ее влияние на время.

Еще одна трудность - сверхслабость гравитации. Мы чувствуем гравитацию Земли просто потому, что ее под нами много, а гравитацию от проходящего мимо нас грузовика не чувствуем. Электромагнитные волны открыты давным-давно, а гравитационные волны из-за слабости гравитационного взаимодействия до сих пор нет. Только косвенно, в двойных пульсарах, мы видим их эффект.

Есть еще одно замечательное свойство квантования. Если свет слабый, как черенковский, то отдельные фотоны видны. А если он сверхмощный, пусть той же длины волны видимого света, и когерентный, то понятие о фотонах теряет смысл. В лазере свет с очень хорошо определенной фазой φ , то есть неопределенность фазы ∆φ очень мала. А в квантовой электродинамике есть удивительное соотношение неопределенностей: если N = число фотонов, то ∆N умножить на ∆φ должно быть порядка единицы:

∆N ∆φ ∼ 1

Чем точнее держится фаза, тем больше неопределенность числа фотонов. Но если мы не можем сказать в принципе, сколько штук фотонов в данном цуге волн, это значит, что физический смысл понятия фотона пропадает, и адекватным для описания таких волн становится классический язык непрерывного поля. Так бывает при большом N со всеми бозонами, к которым относятся и фотоны, и гравитоны.

К сожалению, поскольку даже при огромных N мы до сих пор не обнаружили гравитационных волн, надежда открыть отдельные гравитоны (N ~ 1) становится исчезающе малой.

Формула вида ∆N ∆φ ∼ 1 приводилась еще в старых учебниках - Heitler W. The Quantum Theory of Radiation. Courier Corporation, 1954 (в русском переводе - Гайтлер В. Квантовая теория излучения, 1956 год) - со ссылками на первые работы Дирака по квантованию электромагнитного поля (Dirac P.A.M. Proceedings of the Royal Society. London. (A) 114 (1927), 243).

Однако после изобретения лазеров и мазеров, которые стали производить мощные когерентные пучки света, стало понятно, что такое соотношение не вполне корректно, так как нельзя правильно определить квантовый оператор фазы φ .

Корректное изложение вопроса можно найти в книге Ахиезер А. И., Берестецкий В. Б. Квантовая электродинамика. М.: Наука, 1981.

В разделе 2.4 «Корреляционные функции электромагнитного поля» они приводят оператор косинуса C и синуса S фазы и показывают, что операторы, соответствующие числу фотонов, и операторы косинуса и синуса фазы не коммутируют между собой, поэтому неопределенности в этих величинах связаны между собой соотношениями.