第四节 电子、中微子的四种版本
让我们从正负电子说起。负电子简称电子,带有一个负电荷;与其相反的轻子是“正电子”,带有一个正电荷。正电子和电子的质量一样,但所携带电荷却正负相反。
早在1928年,英国物理学家狄拉克将量子理论和狭义相对论相结合,写出了电子在高速运动下的薛定谔方程,方程有两个可能的解:第一个解,表示电子拥有正能量,叫做正能解;另外一个解,表示电子拥有负能量,叫做负能解。1932年,安德森在研究宇宙射线时发现了正电子,从而证实了狄拉克的预测。
一、实验发现电子由两个粒子构成
诺贝尔奖获得者、物理学家菲利普-安德森于1973年首次预测自旋液体的存在,并提出了一种解释:电子可被视为由两个粒子组成。其中一个粒子带有负电荷;另一个粒子会自旋,安德森称这种包含自旋能力的粒子为自旋子。
2021年5月,由田纳西大学诺克斯维尔分校的材料科学教授DavidMandrus和美国能源部橡树岭国家实验室的企业研究员Stephen Nagler领导的团队,对氯化钌的量子自旋液体特性进行了广泛的研究。在近三年所进行的一系列实验中,研究人员以越来越高的分辨率检测到了与自旋子相一致的温度振荡,从而提供了电子由两个粒子组成的证据,与安德森的预测一致。
安德森的预测和对电子由带负电的粒子和自旋粒子等两个粒子构成的解释及其实验印证,也证实了大一统论的电子内部结构模型是正确的。即电子由矛盾结构配对子,以及在矛盾结构配对子之间传递相互作用的矛盾关系子两个构件组成。其中,矛盾结构配对子由带-1/2电荷的两个反夸克配对构成,电荷为-1;矛盾关系子由一正一反两个夸克相变简并生成的左旋子或右旋子构成。
二、电子的四种版本
由高能物理实验发现,电子有重同类介子和钛。而且这两种电子重同类只在非常短的片刻产生,只产生于高能量的碰撞中,并且会非常快地衰变为电子。为什么电子会有不同的版本呢?
大一统论认为,这是大自然“三生万物”法则自然而然演变出来的,并且还简并出了另一种版本。电子不仅有两种不同的重同类版本,还有一种未发现的轻同类版本,总计四种版本。
上述实验证明,电子是有内部结构的。依据构成夸克的不同,可分为由对立夸克构成的对称性版本和由正反夸克构成的非对称性版本两类,每类又可依据电子的重量区分为两种:电子和重电子。也就是说,电子有对称性的和非对称性的两种版本,重电子也有对称性的和非对称性的两种版本。每种都是左右旋二重纠缠态的,总计四种八态。
1、电子的两种版本
电子有对称性的和非对称性的两种版本。其中,非对称性的已发现并证实,对称性的版本还未发现。
1)对称性的版本
由大一统演化公式的三级解可知,由对立中三种夸克配对组成的“三味九对”的对立结构配对子,与“三色四种”的简单对立关系子相结合,可产生出27种36态的对立统一的基本粒子。
其中就有对立电子、对立中微子等四种对称性的轻子,称其为对立轻子。而对立电子则是由对立结构配对子,以及结构配对子之间传递相互作用的对立关系子两个构件组成。参见表2—26。
由于对立电子属于对称性的轻子,其结构配对子是由对立夸克组成,在结构配对子之间传递相互作用的关系子则是由中夸克相变生成。
2)非对称性的版本
27种36态的对立粒子是不稳定的,随着温度的下降,会简并出由正反夸克构成的八种矛盾粒子,并调和出正电子、中微子、反中微子和负电子等四种二重纠缠态的矛盾轻子。参见表2—27。
大一统论认为,正负电子是由矛盾结构配对子,以及结构配对子之间传递相互作用的矛盾关系子两个构件组成的。由于正负电子属于非对称性的矛盾轻子,其结构配对子是由正反夸克配对组成,在结构配对子之间传递相互作用的矛盾关系子则是由正反夸克相变生成的作用力子和反作用力子,先后不同顺序的叠加合一生成的左右旋共振子。
2、重电子的两种版本
重电子也有对称性和非对称性的两种版本。都已被发现,叫介子和钛。
1)对称性的版本
由大一统演化公式的四级解可知(参见第三章的对立统一场的相关内容),“三味九对”的对立结构配对子与“九色五对”的复杂对立关系子相结合,产生了由81种对立场子构成的对立统一场。其中就有重电子、重中微子等四种对称性的重轻子。
而重电子也是有内部结构的,是由对立结构配对子,以及结构配对子之间传递相互作用的复杂对立关系子两个构件组成的。其对立结构配对子是由对立夸克组成,在结构配对子之间传递相互作用的复杂对立关系子则是由对立夸克相变生成的作用力子和反作用力子,先后不同顺序的复杂叠加生成的左右旋共轭子。参见表2—28。
2)非对称性的版本
对立统一场是不稳定的,会简并出以16种引力、电磁力场子为主导的非调和型的矛盾场,以及由16种半调和型的矛盾场子构成的暗能量场,还有四种全调和型的携带强核力子的矛盾场子,即正反质子、正反中子等四种矛盾重子(参见第三章的矛盾统一场的相关内容)。
在以16种引力、电磁力场子为主导的非调和型的矛盾场子中,就包括正反重电子、正反重中微子等四种二重纠缠态的非对称性的重轻子。
而正反重电子也是有内部结构的,是由矛盾结构配对子,以及结构配对子之间传递相互作用的复杂矛盾关系子两个构件组成的。其结构配对子是由正反两种夸克配对组成,在结构配对子之间传递相互作用的复杂矛盾关系子则是由正反夸克相变生成的作用力子和反作用力子,先后不同顺序的复杂叠加生成的左右旋共轭子。参见表2—29。
综上所述,四种二重纠缠态的轻子和四种二重纠缠态的重轻子中的每一种,都有对称性的和非对称性的两种不同的版本,比如电子就有其轻同类和重同类介子和钛等四种不同的版本。也就是说,电子是轻重两类各两种版本,共四种八态。其它三种轻子亦如此。
轻子是处在三级弦象层次的携带相互作用力子的对立粒子或矛盾调和子,重轻子是处在四级弦象层次的携带复杂电磁力子的对立场子或矛盾场子。轻子和重轻子,虽然构成其对立或矛盾的结构配对子相同,但所携带的关系子不同,轻子携带简单关系子,重轻子携带复杂关系子,依据质能转化公式可知,携带复杂电磁力子的对立场子或矛盾场子较重,称其为重轻子,但电磁力子会很快衰变为共振子,重轻子也会衰变为轻子。
三、中微子的四种版本
中微子是由奥地利物理学家泡利在1931年预言的,是一种非常小的基本粒子,几乎不与任何其他粒子发生作用。所以,很难发现和探测到它的行踪,因此被称为“幽灵粒子”。那么,人们是怎么知道中微子的存在呢?科学家们发现,在核衰变中放射出去的β粒子所带走的能量,不足以和原子核失去的质量相平衡。在这一过程中,一部分能量“不翼而飞”了。
奥地利物理学家泡利认为,原子核在放射β粒子时,一定伴随着另一种神秘粒子的放射,不过它逃过了观测,打破了能量的平衡。后来意大利物理学家费米给这个神秘粒子取名为“中微子”。而中微子具有超乎寻常的逃逸能力,终于在1955年将它捕获。19世纪50年代,科学家首次观测到中微子的存在,后来又发现中微子其实有三种,分别是电子中微子、μ中微子、τ中微子,它们在飞行时可以“一人分饰三角色”,在三种类别之间相互转化,这也被称作中微子振荡。
中微子是组成自然界的一种基本粒子,在宇宙中广泛存在。大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如太阳发光、超新星爆发、宇宙射线、核反应堆发电等。正因为中微子不会像光子、电子一样,与其他粒子相互作用,它们所携带的关于恒星、黑洞乃至整个宇宙的“核心秘密”,吸引着好奇的人类。
2020年12月,一些物理学家在arXiv上发文称,自2016年以来,“南极脉冲瞬态天线(ANITA)”接连三次发现有大量极高能中微子从南极洲的冰层下喷涌而出。这些来自特定方向上的中微子,似乎违反了现有物理学基本粒子标准模型。
和普通低能中微子相比,极高能中微子和其他粒子发生碰撞的概率要高得多。它们要想穿透地球几乎是不可能的。因此当ANITA接连发现有大量极高能中微子从南极洲冰层下方喷涌而出时,科学家的吃惊程度可想而知。而极高能中微子可以由宇宙射线和微波背景辐射中的虚光子相互作用产生。以这种方式产生的极高能中微子,研究人员认为它们可能是第四种中微子。
高能物理实验发现,中微子有重同类叫Vu和Vt。而且这两种中微子的重同类只在非常短的片刻产生,只产生于高能量的碰撞中,并且会非常快地衰变为中微子。
大一统论认为,中微子也有四种不同的版本。可分为由对立夸克构成的对称性的对立版本和由正反夸克构成的非对称性的矛盾版本两类,每类又可区分为轻重两种。也就是说,中微子有对称性的对立版本和非对称性的矛盾版本等两种版本,重中微子也有对称性的对立版本和非对称性的矛盾版本等两种版本。
1、中微子的对立版本
中微子的对立版本,属于对称性的版本,分轻重两种。轻重两种中微子的对立结构配对子是相同的,只是所携带的关系子是不同的。轻的所携带的关系子为简单对立共振子,即虚光子。也就是上述实验中所发现的极高能中微子;重的所携带关系子为复杂对立关系子,即电磁引力子、斥力子。
1)对称性的中微子
对称性的中微子简称为对立中微子,是由结构配对子和结构配对子之间传递相互作用的关系子两个构件组成。由于对立中微子属于对称性的轻子,其结构配对子是由对立夸克配对组成,在结构配对子之间传递相互作用的关系子则是由中夸克相变生成。
2)对称性的重中微子
由大一统演化公式的四级解可知,“三味九对”的对立结构配对子与“九色五对”的复杂对立关系子相结合,产生出了由81种对立统一场子构成的对立统一场。其中就有重电子、重中微子等四种对称性的重轻子。而对称性的重中微子也是由结构配对子和结构配对子之间传递相互作用的关系子两个构件组成。其对立结构配对子是由对立夸克配对组成,与对立中微子的相同;所不同的是在结构配对子之间传递相互作用的关系子是复杂对立关系子,是由对立夸克相变生成的作用力子和反作用力子,先后不同顺序的复杂叠加生成的左右旋共轭子。
2、中微子的矛盾版本
中微子的矛盾版本,属于非对称性的版本,也分轻重两种。轻重两种中微子的矛盾结构配对子是相同的,只是所携带关系子不同而已。轻的所携带关系子为简单矛盾共振子;重的所携带关系子为复杂矛盾关系子,即电磁引力子、斥力子。
1)非对称性的中微子
在大一统演化公式的三级解中,非对称性的正中微子及其反中微子,简称正反中微子,属于四种矛盾轻子中的两种。
大一统论认为,正反中微子是由结构配对子和结构配对子之间传递相互作用的关系子两个构件组成。由于正反中微子属于非对称性的矛盾轻子,其结构配对子是由正反夸克配对组成,在结构配对子之间传递相互作用的关系子则是由正反夸克相变生成的作用力子和反作用力子,先后不同顺序的叠加合一生成的左右旋共振子。
2)非对称性的重中微子
在大一统演化公式的四级解中,非对称性的重中微子和重反面中微子属于四种矛盾重轻子中的两种,和正负重电子一样,都是携带左右旋电磁力子的矛盾场子,是构成螺旋星系电磁场的次要结构场子。
正反重中微子也是有内部结构的,都是由结构配对子和结构配对子之间传递相互作用的关系子两个构件组成的。由于正反重中微子属于非调和型的携带电磁力的矛盾场子,因而它是较重的。其结构配对子是由正反夸克配对组成,与矛盾中微子的相同,所不同的是在结构配对子之间传递相互作用的关系子是复杂矛盾关系子,是由正反夸克相变生成的作用力子和反作用力子,先后不同顺序的复杂叠加生成的左右旋共轭子。
四、太阳核聚变中有中微子产生
一个由约 100 位科学家组成的国际团队于2020年 11 月 25 日在《自然》(Nature)上报告了来自太阳的中微子探测结果,首次直接揭示并证实太阳中存在碳-氮-氧(CNO)核聚变循环。
核聚变所产生的中微子射向地球,被安装在意大利中部地下深处的探测器捕捉到了。这是中微子研究的一个里程碑,对帮助人们更好地理解太阳核聚变过程中,存在八种暗能量粒子调和生成中微子等四种轻子有着重要意义。参见表2—30。
大一统论认为,原子内原子核与电子之间潜伏着八种非调和性的暗能量矛盾粒子,因其未携带共振子而成为暗能量粒子。规定着核外电子层每层最多有8个运行轨道,从而决定了元素的八周期律。
八种非调和性的暗能量矛盾粒子在核聚变中,调和生成中微子等四种二重纠缠态的矛盾轻子。参见表2—27。并伴有暗光子、正反引力子等暗能量粒子释放。
由核聚变调和产生中微子的观察发现,证明暗能量矛盾粒子在一定的条件下,是可以转化为物质粒子的。反过来也证明原子核内外潜在着八种非调和性的暗能量矛盾粒子,规定着原子核与电子之间的八周期分布规律。这就使得诸如原子核核外每层电子因何最多不超过8个?遗传密码子因何不多不少刚好是64个等等,一系列重大基础理论问题都能得到圆满解释。
五、马约拉纳费米子究竟是何粒子?
2020年4月,据美国麻省理工学院(MIT)网站报道,美中科学家携手在《美国国家科学院院刊》上撰文指出,首次在金属金表面观测到马约拉纳费米子出现的证据。该系统由超导材料钒上生长的金元素的纳米丝线组成,其上布满拥有铁磁性的硫化铕小“岛”。当研究人员扫描这些“岛”附近表面时,看到金元素最顶层表面出现接近零能量的特征峰值信号,该种峰值只能由马约拉纳费米子对产生。
1、马约拉纳费米子的提出
费米子包括矛盾粒子的结构子:正反夸克,以及正负电子、正反中微子等基本矛盾粒子,还有正反质子、正反中子等矛盾重子,是构成正常物质的结构子及其结构配对子。
1928年,英国理论物理学家狄拉克预测,宇宙中每个基本粒子都存在相对应的反粒子。1937年,意大利理论物理学家马约拉纳提出,自然界应存在正反粒子结构配件相同的费米子,这就是马约拉纳费米子,除自配对的光子。科学家一直在寻找马约拉纳费米子。目前已经提出但未证明中微子可能就是马约拉纳粒子。另一方面,理论学家预测,在特殊条件下,马约拉纳费米子也可能存在于固体中。
2、马约拉纳费米子就是正反中微子
正常物质比如实验中所用的金属金,都是由负电子围绕质子和中子简并生成的正能原子核旋转的原子构成。核外电子的分布又受八种暗能量矛盾粒子的支配,在特定条件下,比如在核聚变中,结构配对子相同的会配对耦合叠加生成正负电子和正反中微子等四种矛盾轻子。
而四种矛盾轻子,作为调和性的矛盾粒子,穷尽了所有的可能,因而是完备的。参见表2—27。其中,正反粒子结构配件相同的只有正反中微子。它们在核聚变耦合叠加生成中会释放虚光子。
克结构配对子,以及正反夸克结构配对子之间传递相互作用的共振子两个构件组成。只是正反中微子的结构配对子的左右顺序不同而已,而共振子则是由正反夸克相变叠加生成的,分左右旋。进一步而言,正反中微子都是由2个正夸克和2个反夸克构成,本质上是相同的,结构上是正反镜像对称的。因此大一统论认为,马约拉纳费米子就是正反中微子。