Inne spojrzenie na cząstkę neutrino. Wstępna konfrontacja dwóch wizji

1. Nawiązanie

    W serii artykułów poświęconych plankonom i elsymonom, a także  przy innych okazjach, wspominałem o neutrinach(Tu i dalej nazwa ta obejmuje też antyneutrina i niezależnie od stanu zapachowego.). Sugerowałem między innymi ich nadświetlną prędkość. Oczywiście bazowałem na swych pracach wcześniejszych. W swej książce wspomniałem, że popełniłem coś na ten temat już w latach dziewięćdziesiątych ub. stulecia (wysłałem artykuł do „Problemów”, które, jak się okazało, miały większe problemy ze sobą i niestety po krotkim czasie przestały istnieć). Zawsze mnie intrygowały (problemy z neutrinami). Poświęciłem im sporo miejsca także w artykułach mych blogów, publikowanych w latach 2012-17. A teraz znów popełniam tę niestosowność nie bacząc na „aferę operową”* (i nie bacząc na problem neutrin z supernowej SN 1987 A). Istna opera. Zbadajmy rzecz pomimo, że świat nauki odetchnął z ulgą, gdy okazało się, że „wszystko w porządku”, czyli „zawiniły” po prostu, o zgrozo, wady układu doświadczalnego.

     W badaniach naszych, choć bazować będziemy na ustaleniach znanych i akceptowanych powszechnie, uwzględnimy także to, co wnoszą wyniki rozważań prowadzonych w mych pracach, rozważań w szczególności związanych z postulowaną dualnością grawitacji, oraz, bazującą na niej strukturalizacją materii na poziomie cząstek elementarnych i znacznie niżej. To zrozumiałe, że w tej sytuacji, siłą rzeczy, trzeba będzie odejść od tradycyjnych pojmowań, wyobrażeń, nawyków myślowych, a nawet paradygmatów. Czy słusznie? Zobaczmy, co z tego wyniknie. Jak dotąd wiodło się nie najgorzej. Model Wszechświata przedstawiony w poprzednich pracach jest raczej konsystentny. Czy także słuszny – zadecydują wyniki badań empirycznych (Kto je podejmie?) i antycypowanych (w tych pracach) efektów obserwacyjnych. 

     I jeszcze jedna uwaga. Cząstkom neutrino poswięciłem cztery kolejne artykuły. Należy więc wstrzymać się z pochopnymi wnioskami.

*) Wikipedia: „Według badaczy pracujących w eksperymencie OPERA, polegającego na pomiarze prędkości wiązki neutrin wysyłanych do odległego o 730 km włoskiego laboratorium INFN Gran Sasso, cząstki te przekroczyły prędkość światła w próżni. Prędkość zmierzono ponad 15 000 razy, stwierdzając że była ona większa o 20 milionowych niż prędkość światła. Ustalono, że cząstki docierały do włoskiego laboratorium o 50-70 nanosekund szybciej, niż gdyby się poruszały z prędkością światła. CERN ogłosiło 22 września 2011 roku apel do świata nauki o weryfikację ich odkrycia i ewentualne powtórzenie w drodze niezależnych eksperymentów, mających potwierdzić lub obalić te niezgodne ze szczególną teorią względności wyniki.

     Wyniki tych niepotwierdzonych eksperymentów stały (kontynuuję relację) w sprzeczności z innymi znanymi danymi obserwacyjnymi. Na przykład neutrina powstałe w wybuchu supernowej SN 1987A dotarły na Ziemię trzy godziny wcześniej w stosunku do fotonów (co jest spowodowane tym, że neutrina wydostały się z eksplodującej gwiazdy wcześniej niż fotony). Gdyby neutrina poruszały się z prędkością większą od prędkości światła, a różnica w prędkości byłaby taka, jaką uzyskano w eksperymencie OPERA, to neutrina z tego wybuchu dotarłyby na Ziemię ponad cztery lata wcześniej zanim dotarłoby światło.”

     Dodam od siebie, że istnieje też możliwość innego opóźnienia (znacznie mniejszego, niż 50-70ns), a ostateczny wynik mógł być wynikiem nałożenia na siebie dwóch czynników (rzeczywistej różnicy i wspomnianego błędu). Poza tym prędkości neutrin mają prawo być zróżnicowane (inne tych ze supernowej i inne tych operowych). Co prawda to prawda, nawet jeśli chodzi wyłącznie o istnienie takiej opcji.

     „Po ogłoszeniu wyników eksperymentu wielu skrytykowało sposób jego przeprowadzenia, kilku z naukowców uczestniczących w eksperymencie odmówiło użycia ich nazwisk w ogłoszonych wynikach uważając, że opublikowana analiza danych jest przedwczesna, sugerowano różne możliwe błędy metodologiczne. Ostatecznie wynik eksperymentu został wytłumaczony przez błędne podłączenie odbiornika GPS do komputera mierzącego czas przelotu cząstek.”

     Wszyscy z radością przystali na to. Co my tu mamy? Naukę, czy psychologię? O próbach sprawdzenia tego bądź co bądź zaskakującego wyniku, raczej się nie mówi. Kropki nad i nie postawiono, a jeśli ktoś postawił, to w imię wiary. Gdyby ponowiono, z wynikiem oczekiwanym, byłoby bardzo głośno. Przecież media tylko na to czekają. A gdyby ponowiono, z wynikiem niechcianym, to lepiej wszystko pod dywan. Consensus omnium – tylko nie media (i sponsorzy).

11. Pozostałości (w filozofowaniu) na zakończenie serii

Powróćmy do dualizmu GO (grawitacja « obrót). Powyżej, przy omawianiu sprawy skoncentrowaliśmy się na przyciąganiu, w dodatku zajmowaliśmy się tylko plankonem. Spróbujmy powiązać ten dualizm ze zjawiskami mogącymi zajść w układach o dużej koncentracji materii, szczególnie w sytuacji, w której pojawić się ma efekt grawitacyjnego odpychania. Załóżmy, że mamy do czynienia z rotującym, ściskanym jądrem zapadającego się obiektu. Jego masa staje się już zerowa. Co z jego obrotem? Jeśli wspomniany wyżej dualizm istnieje (albo można go odnieść do tej sytuacji), to, w związku z zerowaniem się masy, obrót powinien znikać. Masywny obiekt zapadając się, w sprzeczności ze zdrowym rozsądkiem, w pewnym momencie (Jakim? Dobre pytanie), zamiast obracać się coraz szybciej bez ograniczeń, zaczyna zwalniać. Coś tu nie gra. Przyśpieszenie ruchu obrotowego jest przecież koniecznością podyktowaną przez zasadę zachowania momentu pędu. Jak wyjść z tego ambarasu? Otóż, aż do momentu, w którym masa staje się zerowa, prędkość obrotu rośnie (choć szybkość jej wzrostu stopniowo maleje do zera) i jest w punkcie zerowym maksymalna, a więc nie zerowa. Tak nawiasem mówiąc, interesujące, jaka jest maksymalna prędkość liniowa podczas takiego obrotu. Intuicja (jej część agresywna) podpowiada, że c, ale to wcale nie takie pewne, bo jest to prędkość zakazana dla materii substancjalnej. Jeśli obiekt zapada się dalej, Pani intuicja twierdzi, że grawitacja odpychająca jest reakcją antyobrotową. Nie koniecznie intuicja. Wystarczy, że masa staje się ujemna. Mamy właściwie złożenie dwóch momentów pędu. Moment pędu (składnik) związany z masą ujemną, skierowany przeciwnie, narasta, powodując na pewnej głębokości zatrzymanie obrotów. A co potem? Silne odpychanie powoduje rozszerzanie się. Czy w tym momencie układ zaczyna obracać się w przeciwną stronę? Intuicja podpowiada, że tak. Jeśli tak, to do czego doprowadzi kolizja obrotów w przeciwne strony, zachodząca głęboko we wnętrzu gwiazdy? Czy do emisji promieniowania (gamma?) na zewnątrz i dzięki temu do „uspokojenia”? Chciałbyś.

Intuicja nie koniecznie musi mieć rację. Układ nie musi wcale obracać się w przeciwną stronę. Nawet się nie zatrzyma, wbrew temu, co powyżej stwierdziłem. Podczas zapadania się, aż do wyzerowania się masy, prędkość kątowa obrotu wzrasta, chociaż coraz wolniej (w związku z maleniem masy). W momencie wyzerowania się masy prędkość obrotu jest maksymalna. Przy dalszym ściskaniu prędkość maleje i dąży do zera w związku ze wzrastaniem masy ujemnej. Czy osiągnie to zero? Chyba raczej nie. Zatrzymanie zapaści następuje znacznie wcześniej. Nie mówimy bowiem o Wszechświecie w momencie poprzedzającym Wybuch, w warunkach koncentracji materii znacznie większej. Zatem prędkość obrotu ulegnie tylko zwolnieniu, by następnie z powrotem wzrastać aż do osiągnięcia stanu masy zerowej, a następnie znów maleć. Nie ma więc mowy o zmianie kierunku obrotu. Czy tak lepiej?

    To tyle w odniesieniu do zapadającej się gwiazdy. Coś innego zapadający się Wszechświat. W nim wszystko, co dotąd wirowało, zatrzymuje się wraz z zatrzymaniem zapaści. To moment, punkt na osi czasu. Dochodzi do odbicia, jak w zwierciadle. Przypomina to neutrino zbliżające się do swego odbicia w lustrze, które jawi mu się antyneutrinem. Rzeczywiście. Zapadający Wszechświat, tak dla przypomnienia, zawierać ma antymaterię. Gdy zatrzymuje się granicznie ściśnięty, następuje odbicie, jakby w zwierciadle, odbicie nowym Wybuchem, wybuchem materii (będącej antymaterią dla antymaterii), a to, co się obracało w np. w lewo, zacznie się obracać w prawo. Do kwestii tej wrócimy gdy zajmiemy się cząstką neutrino. Tam będzie sporo zaskoczeń. By uprzedzić ewentualne zarzuty dodam, że sam Wszechświat jako całość nie rotuje. O tym już wiemy od dawna.

Popuściliśmy znów wodze fantazji. Czy należy powściągać ją cuglami? A kropka nad „i” oddala się w dalszym ciągu. Nawet już jej nie widać. W momencie zatrzymania kontrakcji Wszchświata zatrzymuje się więc też obrót – wszystkiego, co się dotąd obracało, a nie cały Wszechświat, bo on się przecież nie obraca. Czy dotyczy to także plankonów? Chyba nie, gdyż są tworami prawdziwie elementarnymi i nic nie może zakłócić tego czym są, tym bardziej, że nie można wyróżnić żadnego konkretnego kierunku. [Przestrzegam przed próbami wprowadzenia ad hoc, antyplankonów. Po prostu, to nie miałoby sensu, a świadczyłoby o niezrozumieniu istoty rzeczy.] I dobrze, gdyż właściwie stanowią sobą geny ruchu. Wszechświat gotów do wybuchu był z pewnością powszechną statycznością (trzeba lojalnie przyznać, że tylko na „mgnienie oka”). Swoją drogą, czy Wszechświat, jako całość obraca się? (Mimo wszystko zapytałem, bo niektórzy w dalszym ciągu sądzą, że tak.) Z całą pewnością nie, gdyż aby to miało miejsce, musiałby istnieć układ odniesienia, zewnętrzny w stosunku do niego. Poza tym istnienie osi obrotu, czyli uprzywilejowanego kierunku, godziłoby w sposób rażący w zasadę kosmologiczną, której spełnienie warunkuje sens wszystkich naszych rozważań, a przy tym czyni za dość żądaniu pełnej, można by rzec, absolutnej symetrii, jaką reprezentować sobą powinien twór globalny, tożsamy w całej pełni z Przyrodą. Chyba na podobieństwo plankonów... Czy zatem także Wszechświat, z tego samego powodu ma spin 1/2?  ...A może każdy z plankonów to odrębny wszechświat jak nasz (trochę mały, więc z małej litery), trochę podobnie, jak w zakończeniu pierwszego filmu o dwóch facetach w czerni...? Czy mimo wszystko jednak Wszechświat obraca się? Co stwierdzałby wówczas obserwator? Chyba to, że na każdy obiekt działa siła mająca określony kierunek (odśrodkowa siła bezwładności), przy czym w miarę rozszerzania się Wszechświata, siła ta, wobec stałego okresu obrotu, byłaby coraz mniejsza. Oznaczałoby to, że przyśpieszenie ekspansji (jeśli ma miejsce) stopniowo maleje. Wraz z tym Wszechświat rozszerzając się chyba obracałby się coraz wolniej, zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu. Przyśpieszenie malałoby więc jeszcze szybciej. Po jakim czasie osiągnęłoby wartość zero? Mimo wszystko chyba po nieskończenie długim czasie. A przecież materia tworząca wybuchający Wszechświat była ilościowo ograniczona, a to powinno raczej wykluczać nieskończoność. Oprócz tego istnienie wyróżnionego kierunku (siła, oś obrotu) przeczyłoby w sposób jawny zasadzie kosmologicznej. Wniosek? Wszechświat nie obraca się. Do tego samego wniosku doszliśmy sądem, że nie istnieje żaden byt poza Wszechświatem. A może z obrotem plankonu jest dokładnie to samo. Czy zatem jego wewnętrzny moment pędu musi oznaczać istnienie obrotu? Czy możliwe, że to, co my odbieramy jako obrót jest zgoła czymś innym po uwzględnieniu dodatkowych wymiarów?..

Pospekulowaliśmy sobie. Czasami to nawet zdrowo. Na stare lata komórki mózgowe dzięki temu znów rozmnażają się (Zgodnie z pobożnym życzeniem? Czy trzeba odkryć naukowych, by dojść do takiej konkluzji? Jakiej? Że się rozmnażają, czy że zgodnie z pobożnym życzeniem?). 

10. Filozoficzne poklosie

   Przyroda realizuje się w ogromnym zróżnicowaniu form. Zadziwiające, że właściwe jej cechy manifestują się bardzo podobnymi, jeśli nie identycznymi formami opisu i to w różnych skalach. To nie nowość. Powyżej zwróciliśmy uwagę na związek między ruchem obrotowym i grawitacją. Zasada równoważności stanowiła bazę dla ogólnej teorii względności. Z drugiej strony, już dosyć dawno ludzie, którym zwierzałem się ze swych dociekań zwrócili uwagę na podobieństwo moich filozoficznych przemyśleń kosmologicznych z zasadą Macha. Wtedy zupełnie nie myślałem o tym. Dziś warto o Machu wspomnieć. Jego idee filozoficzne wywarły niemały wpływ na Einsteina, choć on ze swą ogólną teorią względności poszedł w zupełnie innym kierunku. Szkoda, a może na moje szczęście (...) Mach nie mógł wiedzieć o grawitacji dualnej (nawet dziś mało kto wie – tylko czytelnicy moich popełnień). Być może Einstein był najbliżej tego (już ponad sto lat temu), ale jego myśleniem zawładnęli matematycy. No i dobrze, że tak się stało (mógłbym pomyśleć). Wszystko ma swój czas. W tych dawnych czasach Mach kierował się wyłącznie intuicją, fenomenalną intuicją, a dziś, grawitacja dualna aż się wprasza, ale silniejsze są ugruntowane procedury. [Jak przy „leczeniu” raka metodą chemioterapii – sukces, gdy przedłużają cierpienie chorego o dwa tygodnie. Najważniejsze, że koncerny farmaceutyczne świetnie na tym zarabiaja].  

    Zasada Macha, choć kontrowersyjna, do dziś ma wpływ na sposób myślenia filozofów i kosmologów. Mówi, że

cała materia we  Wszechświecie jest ze sobą ściśle powiązana, a masa ciała nie jest jego wewnętrzną cechą, ale skutkiem oddziaływania pozostałej materii Wszechświata^[1].

Według zasady Macha,  bezwładność  materii (opór przy przyspieszaniu) nie wynika z własności wewnętrznej materii, ale stanowi miarę jej oddziaływania z całym Wszechświatem. Bezwładność ta występuje tylko dlatego, że istnieje pozostała materia we Wszechświecie. (Wikipedia)

Mógłbym zapytać: Czy zasada Macha nie jest w gruncie rzeczy intuicyjną interpretacją zasady kosmologicznej? Kontrowersyjna przez to, że jest interpretacją. Różnie jest też przyjmowana (na różnych bazach swiatopoglądowych).

   Według innej wersji: inercjalny układ odniesienia określony jest przez uśredniony ruch wszystkich obiektów we Wszechświecie. Oznacza to, że w opróżnionym z materii Wszechświecie nie istnieje układ inercjalny, nie jest on jakością semantyczną. W świetle naszych ustaleń, dodatkowo stwierdzić możemy, że jedyny faktycznie istniejący, inercjalny układ odniesienia określony jest przez moment (miejsce), w którym ruszyła ekspansja hubblowska. Dziś reprezentuje go horyzont Wszechświata. Bazując na tych uogólnieniach i uwzględniając wyniki naszych przemyśleń, stwierdzić możemy, że cechy przyrody, nawet w najmniejszej skali rozmiarów, uwarunkowane są przez najogólniejsze cechy globalne Wszechświata i odwrotnie. [Tak można zinterpretować sedno zasady Macha.] To „odwrotnie” być może jest, z naszego punktu widzenia, jeszcze ważniejsze. Zdania te właściwie równoważne są opinii wypowiedzianej na początku tego postu. Opinia, którą tu wyraziłem pozostaje w ścisłym związku z przyjętym przez nas twierdzeniem, że Początek, wspólny jest dla wszystkiego, co istnieje. Chodzi oczywiście o wyróżniony moment w procesie o charakterze cyklicznym. Wprost uznajemy to za obiektywny fakt przyrodniczy. Oto jeszcze jeden argument dla potwierdzenia faktu zajścia Wielkiego Wybuchu.

    A jak się to ma do naszych ustaleń? Zbiór pytań jest niewyczerpany, nawet nie licząc tego pytania. Tak właściwie należałoby zakończyć ten artykuł. Niestety kropka nad „i” zawieruszyła się gdzieś, a nam przychodzi borykać się z wątkami, które dotąd nie dały o sobie znać w sposób należyty, przy tym zasób pytań jest niewyczerpalny. Na część z nich nawet możemy już odpowiedzieć. Wiemy, że oddziaływania grawitacyjne w skali atomu są bardzo słabe w porównaniu z elektromagnetycznymi, a co dopiero silnymi. Jak pogodzić to z przyjętą przez nas tezą, że źródłem wszystkich oddziaływań jest grawitacja? W tej chwili już nie jest trudno odpowiedzieć na to pytanie. Otóż stwierdzana przez nas masa cząstek jest znikomo mała w porównaniu z masą łączną wszystkich rozdzielonych plankonów tworzących daną cząstkę. Znaczna ich masa jest zamknięta. Grawitacja, jaką wywierają na siebie te cząstki jest więc bardzo słaba. Przypomnijmy sobie „niszę życia”, której istnienie uświadomiłem sobie w refleksji ze znaczkiem (Q) w poście 5, zapisanej inną czcionką. Być może „magiczny” czynnik: 10⁴⁰ wskazuje na gęstość upakowania plankonów w materii percepowalnej przez nas. Siła z jaką oddziałują ze sobą same plankony jest potężna, niewspółmiernie w porównaniu z siłami charakteryzującymi oddziaływania silne (te najsilniejsze). Oto przykład liczbowy. Siła z jaką przyciągają się wzajemnie (grawitacyjnie) dwa plankony z odległości charakterystycznej dla ich rozmiarów, równej ich średnicy, jest około 10³³ razy większa od siły przyciągania między dwoma nukleonami odległymi od siebie o odległość odpowiadającą ich rozmiarom (powiedzmy 10^-16 m). Nic dziwnego, że plankony tak chętnie łączą się ze sobą, tworząc układy z całą pewnością bardzo złożone liczebnie (setki, tysiące, miliony?). Nic dziwnego też, że jądra atomowe są dużo uboższe, gdyż zawierać mogą tylko nieco ponad 270 nukleonów.* „Setki, tysiące, miliony”? Ile właściwie plankonów potrzeba, by utworzyć przyzwoitą cząstkę? Czy dowolnie dużo? Czy nie ma żadnych ograniczeń? Z całą pewnością są. Zdanie na ten temat wyrobić sobie można z lektury artykułów poświęconych plankonom i dualizmowi korpuskularno-falowemu. 

Sprawą naprawdę zagadkową jest geometria Wszechświata. Co jakiś czas motyw ten powraca w naszych rozważaniach. Zbudowaliśmy model elsymonowy materii. Nasze myślenie wzbogaciło się o ten element. Wcześniej przyjęliśmy za obowiązujący model oscylującego Wszechświata, uznaliśmy przy tym, że jego globalna geometria uzasadnia nieustanny (bez zatrzymania) ruch, tylko i wyłącznie „do przodu”, bez zmiany kierunku – w momencie przełomu. Czy model elsymonowy sprzyja poszukiwaniom takiej geometrii? Wskazywałyby na to skojarzenia, które pojawiły się już wyżej, choćby w związku z domniemaną bardzo swoistą rotacją plankonu. A może plankon swoją specyficzną topologią modeluje cały Wszechświat, jest pod względem topologicznym jakby wszeświatem elementarnym, jak komórka elementarna monokryształu? Chyba nie całkiem, gdyż Wszechświat jako całość absolutna nie może rotować. Zasada kosmologiczna wyraża także to. 

*) Przypuszcza się, że możliwe jest istnienie jąder stosunkowo trwałych, zawierających więcej niż 270 nukleonów (tzw. wyspy stabilności). Stosunkowo niedawno udało się wytworzyć jądro o masie 277, zawierające 112 protonów, a ostatnio (2010) otrzymano kilka atomów pierwiastka 117 (Ununseptium 294). Interesujące, że w przyrodzie (tej przez nas percepowalnej) nie istnieją. Te dwie przesłanki prowadzić mogą do wniosku, że naturalne warunki nukleogenezy stanowią o ograniczeniu liczby pierwiastków mogących istnieć w przyrodzie. Warto w tym kontekście przypomnieć sobie, że zanim powstały gwiazdy, istniały tylko trzy pierwiastki: wodór, hel i lit. Daje to asumpt do nowych przypuszczeń o charakterze kosmologicznym. Jeśli bowiem w laboratorium wytworzyć można pierwiastki nie istniejące w przyrodzie, to znak, że warunki stworzone dla tego celu w laboratorium nigdy w naturze nie zaistniały lub też pierwiastki te są nad wyraz nietrwałe i nie zachowały się do dziś, w każdym razie nie mogą powstawać dziś, na przykład w gwiazdach supernowych, bo byłyby do wykrycia. Jeśli więc powstały, zdarzyło się to bardzo dawno, na przykład w kwazarach. Hipotezę dotyczącą zjawisk, jakie zaszły w związku z zapaścią kwazara, w szczególności nukleogenezę pierwiastków superciężkich, przedstawiłem w  artykule drugim poświęconym powstaniu galaktyk.