IX. ELEMENTARTEILCHEN: MASSE, SPIN UND LADUNG |
Jeder Punkt im gekrümmten Raum wird charakterisiert durch die Bedeutungen seiner
Koordinaten (x, y, z, t). Das Feld ist die Funktion der Koordinaten jedes
Punktes und bildet die Funktion der drei Variablen y, z und x.
Die «Hypersphäre» kann man sich als gekrümmten Raum vorstellen oder
wie ein Feld mit Komponenten, das alle Arten von Wechselwirkungen der Elementarteilchen vereinigt.
Den verschiedenen Arten von Wechselwirkungen entsprechen die Bedeutungsänderungen
der grundlegenden Charakteristika subatomarer Teilchen und demzufolge die Veränderung der
physikalischen Größen, die diese Charakteristika definieren.
Zu den Grundcharakteristika der Elementarteilchen zählen Masse, Spin und Ladung.
Masse der Elementarteilchen
Jedes Teilchen, das eine Masse (m ≠ 0) hat, verursacht die Raumkrümmung.
Die Vektorkonfiguration R kann als eine Eigenschaft dieser Krümmung angesehen werden.
Wenn mehr Masse im Raum vorhanden ist, dann verstärkt sich natürlich auch die Raumkrümmung.
Die Lage eines jeden Elementarteilchens im Koordinatensystem können wir in sieben
Punkten identifizieren: ±0 -y; -z; -x; +y; + z; +x.
Sieben Punkte im Koordinatensystem haben in der Vergangenheit ± 1, ± 2 und ± 3 Richtungen (Abb.19),
in der Zukunft ± 1, ± 2 und ± 3 Richtungen (Abb.20) und in der Gegenwart ± 1, ± 2, ± 3, ± 4 und ± 5
Richtungen (Abb.21).
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Abb.19: Richtungskonfigurationen (R) in der Vergangenheit. |
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Abb.20: Richtungskonfigurationen (R) in der Zukunft. |
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Abb.21: Richtungskonfigurationen (R) in der Gegenwart. |
Sechs Richtungen im Koordinatensystem entsprechen dem Punkt 0, an diesem Punkt ist
der Raum nicht gekrümmt, d.h. die Masse des Teilchens in diesem Punkt ist 0.
Die Matrix der gekrümmten Raum-Zeit (siehe Abb. 18) kann durch die numerischen Werte
der Richtungskonfigurationen (R) dargestellt werden, die das geometrische Äquivalent der Masse
der Elementarteilchen sind, da die Masse die geometrische Krümmung des Raums ändert (Abb. 22).
A. 8 Vektorkonfigurationen entsprechen den a-Teilchen auf der Vertikalen.
(R =1,2 und 3) in der Vergangenheit,
B. 8 Vektorkonfigurationen entsprechen den b-Teilchen auf der Horizontalen.
(R =1,2 und 3) in der Zukunft,
C. 64 Vektorkonfigurationen entsprechen den c-Teilchen (R = 1,2,3,4 und 5)
in der Gegenwart.
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Abb. 22: Matrix des geometrischen Äquivalents der Stoffmasse der Elementarteilchen |
Spin der Elementarteilchen.
Spin s ist der Eigendrehimpuls von Elementarteilchen. Bei den fundamentalen Teilchen ist er,
wie die Masse, eine unveränderliche innere Teilcheneigenschaft. Wie jeder Drehimpuls kann er nur
in ganz- oder halbzahligen Vielfachen des Wirkungsquantums auftreten.
Wenn die Vektorkonfigurationen R durch 2 geteilt wird (zwei entgegengesetzte Richtungen),
dann ist die Anzahl von Spin s = R / 2: 1/2, 2/2, 3/2, 4/2, 5/2 und 0 (Spinquantenzahl).
Der Spin wird durch die Positionen des Vektors «oben» oder «unten» sowie die
Verdrehungszustände links oder rechts (die Händigkeit des Teilchens) bestimmt.
Die Händigkeit eines Teilchens hängt von der Orientierung seines Spins ab: Zeigen ein einzelner
Vektor und der Spin-Vektor in entgegengesetzte Richtungen, so ist das Teilchen linkshändig L.
Zeigen ein einzelner Vektor und der Spin-Vektor in die gleiche Richtung, so ist das Teilchen rechtshändig R.
Jede Art von Elementarteilchen hat eine entsprechende Spin-Zahl.
Die sieben Punkte des Koordinatensystems in der Vergangenheit, der Zukunft und
der Gegenwart entsprechen den sieben Arten von Elementarteilchen mit den Spin-Werten s:
-0, 1/2, 2/2, 3/2, 4/2, 5/2 und +0.
Wir schlagen vor, das Standardmodell um zwei Arten von Gravitino (ga und gb) s = 3/2,
Graviton (G) s = 4/2 und X-Teilchen s = 5/2 (Pentaquark) zu erweitern.
Die Existenz des H-Teilchen (Higgs-Boson) s = 0/2 und des X-Teilchen (Pentaquark) s = 5/2
wird bestätigt (Abb. 23a).
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Abb.23a: Spin-Zahl und Art der Elementarteilchen. |
Die sieben Arten der Elementarteilchen mit entsprechender Spin-Zahl können wir auch in einem
Dreieck darstellen (Abb. 23b und 23c).
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Abb. 23b: Elementarteilchen mit entsprechender Spin-Zahl in einem Dreieck |
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Abb. 23c: Elementarteilchen mit entsprechender Spin-Zahl in einem Dreieck |
Die Matrix ermöglicht es uns, alle Arten Teilchen darzustellen, die als Matrix von
Elementarteilchen definiert werden können.
Jede Zelle der Matrix entspricht einem bestimmten Elementarteilchen oder einer bestimmten
Richtungskonfiguration R.
Die Spinzahl s wird durch Dividieren der Zahlen in der Matrix R auf «2»
berechnet (Abb. 24).
A. Acht Zustände von drei Arten von a-Teilchen auf der Vertikalen.
(f Fermionen s=1/2; B Eichbosonen s=2/2; und g Gravitino s=3/2).
B. Acht Zustände von drei Arten von b-Teilchen auf der Horizontalen.
(f Fermionen s=1/2; B Eichbosonen s=2/2; und g Gravitino s=3/2).
C. 64 Zustände von fünf Arten von c-Teilchen in der Matrix.
(f Fermionen s=1/2; B Eichbosonen s=2/2; und g Gravitino s=3/2;
G Gravinon s=4/2 und X-Teilchen s=5/2).
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Abb. 24: Matrix der Elementarteilchen und Antiteilchen |
Ladung der Elementarteilchen
Jede von 21 Richtungen zwischen den sieben Punkten im Koordinatensystem (s. Graph K7)
können Ladungen mitbringen (plus), abnehmen (minus) oder auch neutral bleiben (0).
Wenn die Richtungszahl R durch 3 geteilt wird (drei Richtungen: +y,+z,+x und drei
Richtungen: -y,-z,-x), ergibt sich die Ladung R /3: 0/3, 1/3, 2/3, 3/3, 4/3 und 5/3.
Jede Art von Elementarteilchen (a) hat ein entsprechendes Antiteilchen (b).
Die Antiteilchen haben entgegensetzte Ladung (Abb. 25).
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Abb. 25: Ladung der Elementarteilchen und Antiteilchen |
Higgs-Teilchen und Higgs-Feld
Das Higgs-Teilchen H (s=0 und Ladung=0) kann man als ein Hintergrundteilchen oder als Punkt «0»
in der siebendimensionalen «Hypersphäre» darstellen, wo die anderen zunächst masselosen Teilchen
(m = 0) in der Wechselwirkung mit einem massiv Hintergrundfeld masselos bleiben (Abb. 26).
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Abb. 26: Higgs-Teilchen H |
Fermionen und Eichbosonen
Die Wechselwirkung stellt einen Prozess dar, in dem die Teilchen eines Stoffs (Fermionen f:
Leptonen L, Quarks Q und Neutrinos ν) sich mit anderen Teilchen austauschen (Eichbosonen B).
Quarks Q: d s b (Ladung = -1/3) und u c t (Ladung = +2/3),
Leptonen L: Elektron e, μ-Lepton und τ-Lepton (Ladung = -3/3= -1) und
Neutrinos ν: e – Neutrino νe, μ- Neutrino νμ und τ-Neutrino ντ (Ladung = 0).
Wenn Fermionen miteinander in Wechselwirkung treten, tauschen sie dabei ein Eichboson B
(Gluon Gl, Photon γ und W, Z-Boson) aus (Abb. 27a).
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Abb. 27a: Fermionen und EichbosonenH |
Die Wechselwirkung der Fermionen und Eichbosonen kann in der Matrix dargestellt werden (Abb.27b).
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Abb. 27b: Die Wechselwirkung Fermionen und Eichbosonen in der MatrixH |
Quarks und die starke Wechselwirkung
Es gibt sechs Arten der Quarks: down, strange, bottom, up, charm und top,
jede davon hat drei «Farben&Raquo;.
Die Farbe ist ein Analogon zur Ladung: gelb + rot + blau.
Die Quarks d s b haben die Ladung = -1/3. Anti-Quarks d s b haben die Ladung =+1/3.
Die Quarks u c t haben die Ladung = +2/3. Anti-Quarks u c t haben die Ladung = -2/3.
Wenn gleichartige Quarks miteinander in Wechselwirkung sind, tauschen sie dabei ein Gluon Gl
aus (Ladung = 0). Diese Wechselwirkung heißt starke Wechselwirkung (Abb. 28).
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Abb. 28: Starke WechselwirkungH |
Die starke Wechselwirkung ist die Wechselwirkung zwischen Quarks, die Hadronen bilden.
Je nach Spin werden die Hadronen in zwei Typen eingeteilt:
Mesonen, sie haben ganzzahligen Spin und bestehen aus einem Quark und einem Antiquark, und
Barionen, sie haben halbzahligen Spin und bestehen aus drei Quarks. Beispiele für Barionen
sind Proton und Neutron.
Zieht man die die Symmetrien der sechs Quarks heran, kann man acht Quarkzustände erhalten:
d s b; u s b; d c b; d s t; u c b; u s t; d c t; u c t.
Miteinander kombiniert bilden die Quarks 64 Kombinationen von Hadronen (Abb.29).
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Abb. 29: 64 Kombinationen von Hadronen H |
Leptonen und elektromagnetische Wechselwirkung
Elektron e, μ - Lepton und τ- Lepton haben die Ladung = -1 (-3/3). Wenn Leptonen e μ τ und
Anti-Leptonen e μ τ miteinander in Wechselwirkung treten, tauschen sie dabei ein Photon γ aus
(Ladung = 0). Diese Wechselwirkung heißt elektromagnetische Wechselwirkung (Abb. 30).
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Abb.30: Elektromagnetische Wechselwirkung |
Neutrinos und schwache Wechselwirkung
Die drei Neutrinos: νe νμ ντ haben die Ladung = 0. Wenn Neutrinos oder Fermionen
(Quarks, Leptonen und Neutrinos) miteinander wechselwirken, tauschen sie dabei ein Z-Boson aus.
Die Ladung = 0 (Abb. 31a). Diese Wechselwirkung heißt schwache Wechselwirkung.
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Abb. 31a: Schwache Wechselwirkung und Z-Boson |
Wenn Neutrinos und Leptonen miteinander wechselwirken, tauschen sie dabei ein -W - Boson aus.
Die Ladung = -1 (-3/3). Wenn Anti-Neutrinos und Anti-Leptonen miteinander in Wechselwirkung treten,
tauschen sie dabei ein +W - Boson aus. Die Ladung = +1 (+3/3) (Abb.31b).
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Abb. 31b: Schwache Wechselwirkung und ±W-Boson |
Gravitinos und Supergravitation
Wenn Quarks Q (s = 1/2) und Gluonen Gl (s = 2/2) miteinander in Wechselwirkung sind,
tauschen sie dabei ein Gravitino aus, welches Gluino gl (s = 3/2 und Ladung = 0) heißt.
Wenn Leptonen L (s = 1/2) und Photon γ (s = 1/2) miteinander wechselwirken,
c tauschen die dabei ein Photino ph (s = 3/2 und Ladung = 0) aus.
Wenn Neutrinos ν (s = 1/2) und Bosonen (±W,Z) (s = 2/2) miteinander in Wechselwirkung treten,
tauschen die dabei ein Gravitino aus, welches Wino w ( Ladung=+4/3), oder Zino z (s =3/2 und
Ladung = 0) heißt (Abb. 32).
Die Supergravitation vereint daher alle Arten von Wechselwirkungen, da die Gravitinos die
Elementarteilchen darstellen, die sowohl Materieteilchen (Fermionen mit s = 3/2 und
Ladung=+4/3 und 0), als auch Wechselwirkungsteilchen (Eichbosonen mit Spin = 2/2 und Ladung = 0) sind.
Deswegen können die Gravitinos als Eichbosonen mit den Fermionen ( f 1/2 + g 3/2 = G 4/2)
in Wechselwirkung stehen (Abb. 33).
Die Gravitinos können mit den Eichbosonen (B 2/2 + g 3/2 = X 5/2) als Fermionen wechselwirken (Abb. 34).
Aber auch Gravitinos können miteinander wechselwirken (g 3/2 + g 3/2 = H 0/2) (Abb. 35).
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Abb. 32: Fermionen, Eichbosonen und Gravitinos |
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Abb. 33: Gravitinos und Fermionen. |
 c
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Abb. 34: Gravitinos und Eichbosonen. |
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Abb. 35: Gravitinos und Gravitinos |
Auf der Grundlage der geometrischen Modellstruktur der Gravitationskonstante ist es möglich,
eine geschlossene Theorie zu entwickeln. Aus den ersten Kombinationsprinzipien kann man
die gesamte Menge von Teilchen und Wechselwirkungen erhalten.
Diese Theorie schließt die Unendlichkeit aus und erlaubt, alle Wechselwirkungstypen zu vereinen.
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