А Ольховатов - Тунгусское сияние Страница 45

Образование флюксонов - способ монополей надежно спрятать свое магнитное поле и замаскироваться от экспериментаторов.

Задача 5: Какую энергию нужно затратить и какую силу нужно приложить к линейному атому (вдоль его оси), чтобы разорвать кварковый ru- флюкс на две части? Решение. При разрыве цилиндрического ядра линейного атома у нас образуются два магнитных полюса - два дираковских монополя (монополь и антимонополь). Энергии одиночных магнитных полюсов, по оценке Дирака

2,4 ГэВ. Значит, энергия разрыва флюкса Е порядка энергии (массы) двух образующихся d- монополей - около 5 ГэВ.

Магнитное поле возникших полюсов полностью сформируется, когда расстояние между ними будет порядка диаметра флюкса d == 2 г* " 10 фм. Отсюда получаем оценку разрывающей силы F == E/d " 10'° дины = 10^ Н = 10 тонн. Отметим, что энергия магнитного поля ru- флюкса (см. задачу 1 этого раздела) на длине d^ около 2 ГэВ, что по порядку величин, как и следовало ожидать, согласуется с энергией разрыва Е^ Задача 6: Какую энергию нужно затратить, чтобы согнуть

ru-флюкс в "бараний рог" (в частности - в кольцо)? Решение. Если соединить концы флюкса (магнитные полюса), выделится энергия Е == 5 ГэВ. Следовательно, таков же масштаб энергии магнитного поля, согнутого в кольцо флюкса (магнитного тороида). Флюкс в виде замкнутого кольца будем далее называть флюоном. Флюон - это основательный способ упрятывания магнитного поля квазимонополей путем... их ликвидации. Задача 7: Какая сила необходима для сгибания ru- флюкса? Решение. Пусть мы уже имеем флюкс, согнутый в кольцо с радиусом R (флюон). Рассмотрим достаточно маленький элемент этого кольца длиной L, такой, что L " R иК = L/a, где ос - угол сгиба (в радианах) и он же- центральный угол, под которым дуга L видна из центра кольца. Полагая, что энергия сгибания флюкса в кольцо Е^ не зависит от радиуса кольца R (хотя бы при R"r*), получаем FД (L"/2)(27i/ot) = Е, где FД - направленная по радиусу кольца сила, сгибающая в дугу отрезок L, (Loc/2) - элемент пути, на котором сгибающая сила выполнила свою работу по сгибанию отрезка L, (2тс/а) число отрезков (элементов) L на длине кольца (для простоты будем их считать одинаковыми). Отсюда получаем оценку необходимой для сгибания отрезка L силы F^ = reE^/L.

-тобы читатель мог "почувствовать" величину этой силы, приведем результат простых оценок: чтобы "обернуть" нитью

кваркового флюкса атом (молекулу), нужна сила порядка 100 г = 1 мН!

Из последней цифры вытекает и поразительная жесткость линейной материи, "переплетенной" в трехмерную решетку с ячейками порядка размера атома.

Такая решетка, будучи "прозрачной" для атомов, способна выдерживать давление почти в миллиард раз большее, чем обычный кристалл (в кристалле для смещения атома достаточна сила порядка 1 мдин = 10 нН).

Отсюда же можно показать, что скорость распространения вдоль флюкса поперечных волн его упругих колебаний близка к скорости света.

Флюксы в веществе

Рождение, рост и размножение флюксов. Теперь мы знаем о кварковых флюксах достаточно, чтобы оценить их роль в окружающем нас мире. Но сначала припомним все известное о флюксах. Начнем с их рождения.

Физики считают, что наша Вселенная развивается путем непрерывного расширения (раздувания) из очень плотной и горячей точки - точки сингулярности [от лат. singularis - единичный, беспримерный].

В так называемую адронную эру (так называют начало "нормального" периода в развитии Вселенной, когда уже родились монополи Дирака, но в очень плотном горячем первичном веществе только начали формироваться протоны, нейтроны и другие известные частицы) своё магнитное поле монополи должны были полностью "упрятать" внутри флюксов, соединяющих монополи и антимонополи. Ведь магнитные монополи тогда просто плавали в "бульоне" из кварков и электронов и, естественно, не могли оставаться "голыми"!

Поскольку диаметр (около 10^ см) и другие свойства кварковых флюксов по нашим оценкам близки к свойствам обычных атомных ядер, ru- флюксы будем рассматривать как новую - линейную - разновидность атомных ядер. А окруженные электронами линейные ядра - вместе с их магнитозамкнутыми разновидностями - флюксонами и флюонами

как линейные атомы (диаметр электронной оболочки, как мы видели, около 10'" см).

Напомним, что линейная материя может существовать и без магнитных монополей - монополи нужны только как инициаторы возникновения флюксоидов. Кроме того, линейные ядра (и атомы) могут размножаться делением путем разрыва трубки флюкса, для чего нужна, как мы выше определили, сила порядка 10 тонн.

Флюксы также могут воссоединяться своими разнополярными полюсами: при "самозамыкании" - флюонизации - концов одного и того же кваркового флюкса образуется магнитное кольцо - флюон, а при "самозамыкании" электронного и ядерного флюксоидов также образуется магнитный тор, но сильно вытянутый вдоль своей оси - флюксон.

Кроме того, за счет электромагнитных сил флюксы могут присоединять к своим полюсам или к боковым поверхностям другие "линейные" или сферические (обычные) ядра, атомы и молекулы. Эту способность можно назвать "линейной" химией.

Но самое удивительное то, что возникнув, флюксы далее способны к неограниченному увеличению своей длины уже без участия монополей - за счет захвата своими концами (магнитными полюсами) атомных частиц.

Как мы уже знаем, ничто не запрещает флюксам захватывать атомы (сферические) и встраивать их электроны и кварки в оболочки цилиндрического атома с его кварковым ядром, увеличивая тем самым длину флюкса-"захватчика". В этом последнем случае мы имеем возможность безграничного удлинения кваркового флюкса в обычном веществе. Энергия и скорость роста флюксов. При захвате трех валентных кварков каждого нуклона должна выделяться энергия порядка энергии соответственно "удлиняющегося" магнитного поля ru- флюкса (60 МэВ, см. задачу 1 ). Если в ядре много нуклонов, то при их захвате можно ожидать выделения энергии порядка 1 ГэВ. Наиболее эффективен захват сферических ядер (или их нуклонов) на полюса флюкса, где меньше сила кулоновского отталкивания и больше сила магнитного притяжения к магнитному полюсу.

Задача: Оцените частоту захватов атомов магнитным полюсом флюкса.

Какая мощность при этом может выделяться? Решение. Полагая магнитный момент оболочки атома (иона) ц порядка магнетона Бора, а магнитный заряд полюса (квазимонополя) минимальным дираковским е " 70 е, найдем силу магнитного притяжения атомной частицы к полюсу F = 211 е /а^ "10 дины (10 наноньютонов), энергию Е = цН=це /а^="3-10 ^эрг=2эВ(Н-напряженность магнитного поля монополя на расстоянии а), ускорение F /т = 10^ см-с ^, время прохождения захваченной атомной частицы с массой m через монополь -10 ^ с и её скорость порядка 10^ см/с (10 км/с) при радиусе атомной частицы а = 10^ см и её массе порядка 10'^ г. "Падая" под действием магнитного притяжения на магнитный полюс (монополь или квазимонополь), атомная частица (ион) своим кулоновским полем увлекает свое атомное ядро. Ядро, как всякая заряженная частица в сильном магнитном поле, движется преимущественно по радиально сходящимся к центру полюса силовым линиям магнитного поля "как по рельсам" и неминуемо пройдет через его центр. В этом состоит механизм "самонаведения" ядра атомной час.тицы на магнитный полюс (монополь или квазимонополь).

Если магнитный полюс находится внутри или на поверхности плотного вещества с расстоянием между атомами порядка 10^ см, из-за указанного выше эффекта магнитного притяжения с "самонаведением" ядра в секунду может происходить порядка 10^ ядерных взаимодействий.

Выделение энергии около 1 ГэВ при захвате нескольких или даже всех нуклонов каждого взаимодействующего с монополем ядра в плотном веществе дает мощность порядка Ю^ГэВ в секунду или 10 кВт,

Отметим, что мощность такого же порядка будет выделяться и при эффекте Рубакова, характерном для "стандартных" pt-монополей.

Вопрос: С какой скоростью будет удлиняться ru- флюкс в плотном (обычном твердом или жидком атомном, молекулярном) веществе?

Ответ: При найденной выше частоте захватов атомов полюсом (ruмонополем) в плотном веществе скорость роста (удлинения кваркового флюкса) может достигать 10 см/с. Вопрос: С какой скоростью будет удлиняться ru- флюкс в веществе с ядерной плотностью (в ядерной материи)? Ответ: Возможно удлинение со скоростью порядка 100 км/с. Блокировка и активизация роста флюксов. Напомним, что магнитный полюс кваркового флюкса - ru- монополь - как магнитный "заряд" почти идентичен дираковскому (d-монополю). За исключением двух своих характеристик: ru- монополь имеет сравнительно большой радиус г* " 5 фм и, возможно, положительный электрический заряд. Всегда, правда, частично компенсированный близко расположенной около ядра электронной оболочкой.

Положительный заряд полюса флюкса может приостановить его рост из-за кулоновского отталкивания захваченных ru -монополем сферических (обычных) атомных ядер (или протонов) от электрически заряженного ядра флюкса.