Fizică, astronomie şi aerospaţiale > Teoria fizicii particulelor

Cat cantareste UNIVERSUL si cat cantareste cea mai usoara particula?

(1/4) > >>

atanasu:
Cat cantareste UNIVERSUL si cat cantareste cea mai usoara particula respectiv neutrinul ?

Iata niste intrebari care nu pana demult nu prea aveau raspuns adica despre neutrino teoria standrd in fizica il considera fara masa si nici azi lucrurile nu snt foarte clare iar  pentru univers daca nu- l putem cantari element cu element si atunci nici macar nu am  sti cand si daca  vom ajunge la sfarsit,  o cantarire directa nu prea avem.
Si totusi exista niste raspunsuri la aceste intrebari..
 Neutrino a fost postulat ca existenta in 1930 de Wolfgang Pauli si desi a fost considerat fara masa de modelul standard al fizicii, totusi inca din anii 1980 au aparut ipoteze privind faptul ca neutrino ar avea masa motiv pentru care in 1982 cand am vorbit cu un fizician despre masa calculata de mine(vezi mai departe)  acesta mi-a spus ca pare sa corespunda cu cea presupusa a fi in domeniul masic in care se considera a fi posibil neutrino si mi-a spus mi in gluma mai in serios sa astept ca poate voi fi confirmat experimental.
Si am asteptat dar fara sa public nimic, nefiind fizician si neindraznind sa ma introduc intr-o asemenea zona de varf stiintific.
Insa abia din  1998, prin experienta japoneza Super-Kamiokande  s-a stabilit cu certitudine ca neutrino are o masa non nula chiar daca foarte mica. De fapt si acesta este tot un rezultat indirect adica toate experientele incercand a masura direct masa unui neutrino au esuat in conformitate cu modelul standard minimal care postuleaza masa nula ca si pentru foton(masa de repaos a acetuia este nula).Totusi ecuatiile care descriu intercactiunea slaba prezic ca daca neutrini au  masa atunci si numai atunci se poate produce fenomenul de oscilatie intre diferitele feluri de neutrino ori in experienta citata mai sus acestea au fost efectiv observate ceace constituie cu adevarat o bresa in modelul standard. Pentru aceasta descoperire la 17 ani dupa(a fost confirmata ulterior si de o alta canadiana din 2001 privind neutrino solari) in 2015 s-a acordat premiul Nobel pentru fizica.(http://scientia.ro/premiile-nobel/155-premiul-nobel-2015/6829-premiul-nobel-pentru-fizica-2015-pentru-descoperirea-oscilatiilor-neutrinilor.html)
Deasemenea alte confirmari au fost obtinute prin masuratorile cosmologice cu satelitul WMAP interpretate in cadrul modelulu cosmologic actual si care combinate cu rezultatul experientelor de mai sus privind oscilatiile diferitelor feluri de neutrini au condus la  determinarea  limitelor superioare  dar cele mai coborate a valorii maselor celor trei tipuri de neutrino :m(νe) < 225 eV/c2, m(νμ) < 190 keV/c2 et m(ντ) < 18,2 MeV/c2.
In paranteza trebuie sa subliniem si faptul ca mecanismul bosonului Higgs (Nobel in 2013) nu functioneaza in cazul acestei mase infinitezimale.
Asadar neutrinii sunt particule din cadrul modelului standard al fizicii particulelor elementare : au spin (sunt deci fermioni), se prezintă în trei categorii şi anume neutrinii electronici, neutrinii miuonici şi neutrinii tauonici şi au si masă. Nu ştim însă care este masa neutrinilor. Ştim care sunt limitele superioare pentru fiecare tip de neutrino şi mai ştim că masa nu poate să fie zero, dar cât de mult „cântăresc” neutrinii încă nu ştim.

Respectiv chiar eu in anii 1982-1983 m-am gandit la aceste lucruri mai ales dintr-o perspectiva nu numai fizica dar si filozofica si am gasit atunci niste valori care azi sunt destul de bine confirmate de ultimele date cunoscute, prezentate si mai sus si in continuare
Vom trece in revista acestea specificnd ca metoda mea de cantarire extrem de simpla a ramas si azi originala, adica nu am mai gasit-o utilizata si de altcineva desi dupa anii 1990 Universul a inceput sa se cantareasca cumva si deasemeni au aparut cum am scris mai sus si date din masuratorile experimentale  ale fizicii particulelor care indica niste domenii de valori ale masei celor trei tipuri de neutrino care nu sunt pefect stabili putand trece dintr-o stare in alta.
Nu voi intra insa in prea multe amanunte si ma voi rezuma la a prezenta doar esentialul.
1)In anii `80` ai secolului trecut fiind foarte tanar si interesandu-ma mai degraba dinspre filozofie de fundamentele fizicii am aflat ca unii fizicieni printre care si Planck(1899) s-au gandit daca nu ar fi ceva interesant sa gandeasca constantele universale ca avand valoare unitara adica valoarea cea mai naturala posibil si deci sistemele de masura antropomorfice existente  urmand sa fie modificate ca atare.
Astfel daca luam trei  constante fundamentale din cele mai adanci (asa par a fi) pentru fizica universului, repectiv viteza luminii in vid, constanta lui Planck, constanta Cavendish (constanta gravitationala) obtinem niste lucruri interesante si anume :
a) c, viteza luminii in vid se va lua 1. Ea este in  sistemul de unitati MKS de 2,99792458×108 ms-1 si despre aceasta viteza a luminii  noi credem ca este o constanta care unifica  universul microcosmic din zona cuantica cu cel macrocosmic  din zona gravitatiei universale  indicand filozofic vorbind cea mai adanca relatie intre doua marimi dupa Kant aprioric date sensibilitatii noastre, timpul si spatiul ;
b) G, constanta gravitationala   6,67384×10−11 m3s−2kg−1  se va lua 1
c) h/2Pi, constanta lui Planck h redusa de 2Pi ori adica de 1,0545718 ×10−34 J s  =1,0545718 ×10−34 m2s−1kg se va lua 1.

d1) Cu aceste valori este usor de calculat asa numitele unitati fundamentale naturale respectiv distanta Planck,  timpul Planck si masa Planck dupa cum urmeaza :

lungimea Planck = 1,616 × 10−35 m
timpul Planck = 5,391× 10−44 s
masa Planck = 2,177× 10−8 kg

d2) Personal am preferat acest calcul facut insa cu constanta lui Planck nenormalizata (neimpartita cu 2xPi) adica cu o valoare de cca 6,28 ori mai mare respectiv 6,626 x10−34 m2s−1kg, caz in care am obtinut valori usor diferite, desigur  mai mari, respectiv :

lungimea Planck = 1,015 × 10−34 m
timpul Planck = 3,39× 10−43 s
masa Planck = 5,177× 10−8 kg

Fata de aceste valori constatam ca lungimea si timpul unitatilor naturale sunt mai mici decat orice valori la care a ajuns fizica si deci pot fi privite ca niste minime absolute ale spatiului si timpului care daca ar ajunge la valori sub acestea ar intra in ceea ce numim zona de sigularitate spatiu-timp in care nu avem nici-un control , doar ca unitatea naturala de masa astfel rezultata nu este cea minima, azi cunoscandu-se particule elementare cu mase mult mai mici adica nucleonii si mai ales electronii, asadar daca unitatile Planck limiteaza in jos spatiul si timpul nu asta se poate spune si pentru masa motiv pentru care cand am aflat de acestea am cautat sa vad daca pot gasi si pentru masa niste limite universale.
 


2) Si acum vom ajunge la cantarirea celei mai mici  si a celei mai mari mase posibile.

a) Pentru cantarirea celei mai mici mase  am pornit de la corelarea vitezei luminii egala cu 1 cu constanta Planck egala cu 1 ca si mai inainte dar la care am asociat constanta lui Hubble care este inversul varstei universului si respectiv varsta universului este inversul constantei lui Hubble pe care o vom face egala cu 1 intelegand ca universul care este unul si este identic cu sine(afirmatie filozofica) are in orice moment varsta 1.

Fara sa mai dezvoltam calculele care sunt de acelasi tip cu cele de mai sus vom obtine o masa minima ;
m=1,71x10-34 kg, valoare care intra in zona superioara a marjei de calcul pentru neutrino.
Repet acest rezultat l-am obtinut in 1982 cu o mica diferenta fata de cel dat acum intrucat am luat alta valoare pentru constata Hubble si deci varsta universului fata de cea cu care am efectuat calculul de mai sus astazi respectiv H=71,33km/s/Mpc=2.309x10-18 s-1 si respectiv T=cca13.7x10 ^9 ani.
 Daca tinem cont ca 1eV=1.78x10-36kg atunci m=aproxiativ 100eV , valoare care concorda destul de bine cu domeniul in care ne aflanm azi cu masa neutrinoului .

b) Pentru cantarirea universului am folosit acelasi procedeu inlocuind insa constanta Planck cu cea a lui Cavendish( constanta gravitationala G ) pe care am facut-o egala cu unitatea si am obtinut :
Munivers= 1.74x 10^53 kg

In https://en.wikipedia.org/wiki/Observable_universe se indica masa universului ca fiind 10^53 kg dar tot acolo se da densitatea unversului ca fiind 9.9×10−30 g/cm3(masuratorile WMAP) si volumul universului ca fiind 4x10^80 m3(pentru o raza de 46.5 x10^9 ani lumina) si daca calculm masa ca fiind produsul dintre densitate si volum  constatam ca rezulta valoarea indicata adica cca 10^53kg.

In  https://hypertextbook.com/facts/2006/KristineMcPherson.shtml autoarea da un tabel la nivelul anului 2006 unde se indica dupa  5 autori masa universului a fi  intre 10^50kg(Sandage, 1980 ) si 10^60kg(Louis Nielsen,1997) trecand si prin valoare de 10^53Kg data in 2001 de Neil Immerman pornind tot de la densitate(conform WMAP) si volum dar si ...valoarea infinit daca ne luam dupa butada lui Albert Einstein : « Only two things are infinite, the universe and human stupidity » .
In acelasi timp mai putem indica si niste calcule mai recente si bazate pe dezvoltari teoretice mai deosebite respectiv :
 Joel C. Carvalho, Derivation of the mass of the observable universe, International Journal of Theoretical Physics, December 1995, Volume 34, Issue 12, pp 2507–2509
Articol in care pornidu-se de la o idee din 1937 a marelui fizician Dirac referitoare la legatura intrinseca intre microcosmos si macrocosmos se fac dezvoltari fizico matematice ajungandu-se la o valoare similara cu cea gasita si ulterior(2012-2015) utilizand calcule  relativiste in articolul recent(2015) al lui Claude Mercier in http://www.pragtec.com/physique, intitulat “ Calcul de la masse apparente de l`Univers” exprimand curbura actuala a spatiu-timpului universului ca o functie de trei parametrii respectiv c, viteza luminii in vid, Ho constanta Hubble si G, constanta gravitationala, parametrii impusi de masa universului si curbura actuala spatiu timp.
Valoarea gasita in cele doua articole este de 1.8x10^53 kg valoare foarte apropiata de cea gasita si de noi mai sus .
Precizam ca valoare folosita de autorul Claude Mercier  pentru  Ho a fost de 70.4km/s/Mpc fata de valoarea folosita de noi de 71.33 km/s/Mpc.
Corespondenta intre valoarea calculata atat de simplu de noi si cea gasita ulterior prin procede fizico-matematice sofisticate este deosebit de interesanta si o punem pe seama faptului ca modelul nostru de calcul cu asocierea acelorasi constante c,G,Ho dar care primesc o valoare sa-i zicem metafizica (natura nu va lucra decat cu unu cand se va autodescrie), de fapt realizeaza o aceiasi legatura intrinseca intre microcosmos si macrocosmos elementul comun si pentru calculul masei neutrino si pentru calculul masei Universului fiind viteza luminii (relatia spatiu/timp si constanta lui Hubble -varsta actuala a Universului care contine de fapt intreaga sa devenire. 

atanasu:
Cum constat ca acest fir, desi reprezibta o contributie personala si destul de originala nu a starnit inters si considerand ca  firul pe care am postat ieri inceputul unei ale contributii personale dar de geometrie euclidiana  unde nu consider ca acest film pe care vi-l fac cadou si-ar avea locul ,  il postez aici caci mai degraba subiectul firului ar putea interfera cu preocuparile de fizica de pe aici. Asadar vizionare placuta:

https://pefilme.net/interstellar-calatorind-prin-univers-2014/

atanasu:
Aici pe acest fir am prezentat o metoda personala de posibila cantarire a celei mai usoare particule care pana azi se presupune a fi neutrinul cu masa care totusi nu ar fi nula. Semnalez si aic(l-am semnalat si pe un alt fir ) un articol legsat de neutrini:
http://www.scientia.ro/blogurile-scientia/blog-catalina-curceanu/7217-de-ce-a-disparut-antimateria-din-univers-cum-studiul-neutrinilor-ar-putea-lamuri-misterul.html

atanasu:
O informatie
Romanca fizician dna Curceanu face parte dintr-o echipa care a facut o descoperire remarcabila corelabila cu masa universului de care m-am ocupat in acest articol si cu TBB de care m-am ocupat in alt topic.
Respectiv in linkul https://www.scientia.ro/blogurile-scientia/blog-catalina-curceanu/7330-cercetatorii-descopera-o-noua-forma-de-materie-stranie.html  se anunta descoperirea "unei noi forme de materie care conţine quarcuri stranii şi are o energie de legătură mai mare decât materia nucleară normală.Acest rezultat este extrem de util şi pentru a înţelege cum ia naştere masa particulelor după Big Bang, în mod special masa nucleonilor şi a nucleelor uşoare care s-au format atunci".

atanasu:
Un fir deschis de mine in 2017 si care probabil ca din motive deja invocate in ultimul fir deschis respetiv cel din domeniul biologic- antropologic si intitulat Adam si Eva chiar au existat!   (vezi https://forum.scientia.ro/index.php/topic,5304.msg70112/topicseen.html#msg70112)
a ramas in adormire, este acum trezit tot de mine in urma unui articol publicat recent(7 septembrie 2019)  scris de o valoroasa fiziciana Catalina Oana Cruceanu care contribuie la platforma scentia.ro cu mult entuziasm inlocuindu-l intr-un fel pe Adi Buzatu creatorul acestui forum donat de el  aceleiasi platforme.
Articolul referit este   
https://www.scientia.ro/blogurile-scientia/blog-catalina-curceanu/7581-proiectul-gerda-record-de-sensibilitate-in-cautarea-proceselor-de-dubla-dezintegrare-beta-fara-neutrini.html
si aduce informatii noi de ultima ora referitor la misterioasele particule numite neutrini la care se refera si articolul descriind o contributie originala la cosmologie si fizica redeschis acum de mine.
Voi reveni cu cele pe care voi putea sa le inferez din cuplarea acestora doua, dar nu numai,  contributii stiintifice  sperand ca vom primi o minima atentie, desigur ca nu pe masura unei contributii de nivelul celor si voi numi unele mai recente si de mult succes pe aici, prestate cu entuziasm si convingere neclintita de dl Calahan, pe care eu recunosc ca l-am incurajat sa se desfasoare, indemnand de altfel sa-i raspunda si pe cei care apoi au facut-o si desigur consider ca este bine ca au procedat asa ca altfel acest forum intra si mai demult in adormire.
 Poate ca-l trezim :)

Navigare

[0] Indexul de Mesaje

[#] Pagina următoare