7. Tajemnica przenikliwości i model wstępny rozpadu cząstek. Rozpraszająca soczewka neutrinowa?

    Czy neutrina rzeczywiście są reliktem Ureli? Pytamy. Jeśli tak, to właśnie one posiadają masę ujemną*. [To tylko tok rozumowania, a nie nowa prawda objawiona (nawet dla mnie).] A posiadając masę ujemną naturalnie odpychają (!) wszystkie cząstki „normalne” (oczywiście są też przez nie odpychane.). Zatem poruszają się tak, by uniknąć spotkania z materią normalną. Nic więc dziwnego, że z taką łatwością przenikają nawet przez najgrubsze materialne przeszkody. Dla pełności wizerunku, zwróćmy też uwagę na to, że atom jest prawie pusty, o czym wiemy z porównania jego rozmiarów z rozmiarami jądra atomowego. To druga przyczyna wyjątkowej przenikliwości neutrin, oczywiście w powiązaniu z faktem, że nie reagują one na pole elektromagnetyczne. Gdyby nie grawitacja, materia (ta normalna) byłaby dla nich zupełnie niewidoczna. [A jeśli już grawitacja, to odpychająca. Wspomniałem o tym powyżej.] Dodajmy do tego, że z całą pewnością ich rozmiary są znikome, nawet w porównaniu z rozmiarami nukleonów. Są bowiem bardzo ściśnięte (w związku z ujemnością ich masy). To znak, chyba nawet niewątpliwy, że interakcja neutrin z materią (rozpad określonych izotopów), służąca do ich detekcji, ma charakter wyłącznie grawitacyjny. [Oddziaływania słabe, elektro-słabe... dlaczego elektro-...?] Zresztą, nie  oddziaływują elektromagnetycznie, co zgodne jest z eksponowanym tu przypuszczeniem, że wyodrębniły się jeszcze zanim oddziaływania te pojawiły się. 

    A oddziaływania silne? Przecież to leptony. Mamy więc naturalne w swej prostocie, wyjaśnienie tego znanego powszechnie faktu doświadczalnego (przenikliwości neutrin i tego, że nie oddziałują elektromagnetycznie), wprost tak oczywistego, że chciałoby się przejść nad tym do porządku dziennego, bez specjalnie głębokiej refleksji. A jednak właśnie takie stawianie sprawy, z całą pewnością zaskakuje. („Na co się on porywa?”) Nie dość na tym. Jeśli neutrino (jako twór o masie ujemnej) dostaje się do wnętrza struktury cząstki (lub choćby w jej pobliże), spowodować może jej rozpad. [Jest przecież objętościowo mały – bardziej sciśnięty.] Poglądowo: rozpycha się w niej. Oto roboczy model rozpadu cząstek. Już świadczy o realności takiej możliwości fakt, że zjawisko rozpadu cząstek ma charakter statystyczny. Wniosek stąd byłby ten, że rozpad cząstek nie jest ich wewnętrzną sprawą, nie jest spontaniczny, tak od siebie. [Jeśli już, to bardzo krótko żyjące rezonanse.] Jest wymuszony przez „jakiś czynnik zewnętrzny”, nie mający z daną cząstką nic wspólnego. Rozpad nie jest czymś samorzutnym, jak to się często sądzi. Dodajmy, że cząstki danego rodzaju są identyczne, nierozróżnialne – faktycznie, a nie w uśrednieniu. Gdyby rozpad był samorzutny, to wszystkie „egzemplarze” danej cząstki rozpadałyby się w tej samej chwili, dokładniej: po upływie tego samego interwału czasowego od chwili powstania, niezależnie od tego gdzie się znajdują i niezależnie od układu odniesienia.

    Czy ruch względny takiej cząstki nie ma wpływu na jej czas życia? Nie może mieć wpływu jeśli rozpad jest spontaniczny. Przecież cząstkę rozpadającą się nie obchodzi kto i skąd ją obserwuje. Jej prędkość (Względem czego?) nie ma zupełnie znaczenia. Rozpada się kiedy chce. To jeśli chodzi o rozpad spontaniczny, samorzutny, bez udziału czynników zewnętrznych.   

    A jednak wiemy, że na przykład czas życia mionów powstałych z rozpadu pionów w atmosferze, jest dłuższy, niż w laboratorium (docierają nawet do powierzchni Ziemi), długi dlatego, gdyż prędkość pionów jest bardzo duża, bliska prędkości światła. 

    Jaki stąd wniosek? Otóż ten, że rozpad każdej cząstki jest wymuszany przez coś z tła. Świadczy o tym statystyka rozpadów – funkcja wykładnicza w odniesieniu do większego zbioru, na przykład jąder pierwiastków promieniotwórczych. Była już o tym mowa. Co zatem wymusza ten rozpad? Chyba neutrina, gdyż wykrywane są wszędzie tam, gdzie dochodzi do rozpadu. Przy tym jako takie nie są widoczne. O ich obecności świadczą wykrywalne produkty rozpadu.

    A cząstki rozpadające się? Mowa o zbiorze cząstek identycznych sobie. O tej identyczności świadczy powtarzalność doświadczeń (już nie mówiąc o nierozróżnialności cząstek, słusznie przyjętej przez mechanikę kwantową). Jaki więc czynnik zewnętrzny z tła odpowiedzialny jest za rozpad cząstek? Już wiemy: neutrina jako cząstki o ujemnej masie.

    Przy tym zróżnicowanie średnich czasów życia różnorodnych cząstek oznaczać może to, że sama rodzina neutrin jest zróżnicowana, a zjawisko rozpadu ma charakter rezonansowy. Oznacza także to, że istnieje określony rozkład ilościowy neutrin tła o różnej energii (zresztą tak się dziś przypuszcza). W dodatku określony rozpad powodują tylko określone neutrina, których cechy wewnętrznej dynamiki rezonują z cechami danej cząstki (na poziomie oddziaływań grawitacyjnych). W zbiorze neutrin być może chodzi nawet o rozkład gaussowski ich energii-prędkości. Dla przykładu, neutrina powodujące rozpad neutronu [Dziś mówimy o antyneutrinach tworzących się podczas rozpadu. Czy słusznie?] powinny być w związku z tym raczej rzadsze. Średni czas życia neutronu jest bowiem stosunkowo długi, bo wynosi około 15 minut. Czy w tym przypadku chodzi o antyneutrina wysoko-energetyczne? Oczywiście chodzi nie tylko o neutrony swobodne. Nietrwałe są właściwie wszystkie cząstki, oprócz elektronu, protonu i fotonu. Także jądra atomowe (nie wszystkie) ulegają rozpadowi.

A dlaczego neutrony związane w jądrach atomowych, na ogół nie ulegają rozpadowi? Są jakby chronione przez protony – jeśli nie jest ich (neutronów) w danym jądrze zbyt wiele. Z drugiej strony, im wiecej jest protonów w jądrze, tym więcej potrzeba neutronów, by nie dopuścić do jego rozpadu (wzajemne odpychanie dodatnich protonów). Ale im więcej jest neutronów, tym łatwiej neutrinom z tła, rozbić te nadmiarowe neutrony. Z tego właśnie powodu (tak na chłopski rozum) pierwiastki ciężkie są promieniotwórcze, a ich rozpad ma charakter statystyczny. To chyba nie najgorszy trop dla pogłębiających badań. Dziś w takie szczegóły (rola neutrin) nie wnika się zbytnio. [Zgodnie z teorią GUT, w samych początkach, pierwotnie istniejące bozony cechowania X rozpadły się na kwarki i leptony. Nie wnikając w szczegóły, co spowodowało ten rozpad? Po prostu rozpadły się, tak z siebie...]

    A jak to jest z gwiazdami neutronowymi? Nie rozpadają się? Niektóre  neutrony w nich chyba tak, ale w tak gęstej mnogości ich rozpady, jeśli zachodzą, są procesem odwracalnym. W dodatku mimo wszystko taki układ jest wewnętrznie dynamiczny. Przecież gwiazdy te są źródłem intensywnego promieniowania. A neutrina? 

    Sądzić można, że taka gwiazda, w związku z wielką koncentracją materii (duża gęstość energii pola grawitacyjnego), odpycha bardzo efektywnie neutrina tła jeszcze zanim docierają do powierzchni gwiazdy (koncentracja tych docierających jest niewielka). Tak można tłumaczyć niewątpliwy fakt trwałości tych obiektów (pomimo, że protony tam neutronów nie „chronią”). To pośrednio potwierdzałoby też tezę o ujemnej masie neutrin i ich roli w rozpadach cząstek. Gdyby neutrony rozpadały się same z siebie spontanicznie, to nawet istnienie gwiazd neutronowych byłoby pod znakiem zapytania. Same oddziaływania silne – przyciąganie między neutronami, to dla każdego z nich siły zewnętrzne, a spontaniczny rozpad, to sprawa „osobista” każdego z nich.     

   Być może znaczą liczbą, neutrina nawet omijają te gwiazdy. A same gwiazdy może nawet tworzą soczewkę neutrinową (rozpraszającą). Czy można to zbadać? Można oczekiwać, że liczba neutrin biegnących z kierunku na gwiazdę neutronową powinna być wyraźnie mniejsza. Reasumując to, stwiedzić możemy, że masywny obiekt stanowi soczewkę grawitacyjną skupiającą dla strumienia fotonów (to już wiadomo od dawna), natomiast dla neutrin jest soczewką rozpraszającą. [Jeśli tak, to mamy inną przyczynę małego natężenia neutrin słonecznych (nie tylko oscylacje neutrin). Słońce jest jednak obiektem o zbyt małej gęstości, by stanowić poważną przeszkodę, a netrina wnikają weń i uczestniczą w reakcjach jądrowych zachodzacych w jego wnętrzu.] Mamy więc antycypację. Niezły temat na doktorat pod tytułem: „Jak obalić te wszystkie fantazje”. I żeby dopełnić miarki, wyobraźmy sobie miejsce o dużej koncentracji neutrin, może gdzieś daleko istnieją takie. Jeśli w pobliżu przelatują fotony, to pole grawitacyjne (odpychające) neutrin ugina tor fotonów – w przeciwną stronę, niż obiekt masywny. Być może kiedyś zostanie odkryty obiekt działający jak soczewka rozpraszająca światło?

*) W artykule pt. „Dualny charakter grawitacji” doszedłem do wniosku, że dla odległości r < R/4 między punktami materialnymi sam układ jest odpychający. Natomiast dwa takie układy przyciagają się wzajemnie (jako iloczyn dwóch mas ujemnych).   

6. Sens nadświetlnej prędkości. Niezmienniczość, lokalność i nielokalność

    Szybkość neutrin względem materii, która uformowała się w wyniku przemiany fazowej, już po Ureli, powinna być  w naszym „teoretycznym” odczuciu, większa od szybkości rozchodzenia się światła, a właściwie większa od prędkości ekspansji hubblowskiej, ekspansji, która zaczęła się z chwilą ustania przemiany fazowej. Większa w tym sensie, że nie mieści się w naturalnym przedziale prędkości względnych, o których mowa w odniesieniu do (tej) materii (dla nas) normalnej: [0,c), nie licząc fotonów, których prędkość-szybkość stanowi granicę. Ta „normalna” materia jest właśnie reliktem tego, co powstało w wyniku przemiany fazowej, która, powtarzam, zaszła później. Właśnie w tym sensie mowa o szybkości nadświetlnej, to znaczy szybkości spoza zakresu percepowanego przez nas, spoza zakresu lokalności, spoza zakresu stanowiącego relikt początków naszego bytu materialnego. Wynikałoby stąd, że istnienie takich cząstek byłoby niejako konsystentne z tym, że Urela (lub coś podobnego) miała miejsce. Tu warto dodać, że „nadświetlna” prędkość ekspansji podczas trwania Ureli, nie była prędkością względną (lokalną), nie była uzgodniona przez jakiś tam czynnik. I tak pozostało w odniesieniu do neutrin. W tym sensie także dla nich istnieje nieosiągalny „kres górny prędkości. Dlaczego nieosiągalny? Dlatego, gdyż rzeczywiście nie osiągnęły go (pomimo dużej bliskości), gdyż ich plany pokrzyżowała przemiana fazowa. Pozostały więc sobą do dziś. Tym kresem górnym jest oczywiście prędkość przez nas utożsamiana z prędkością światła. Pisałem już o tym.  Mimo wszystko zaskoczeni? Cierpliwości.

    Wciąż spokoju nie daje mi fakt, że prędkość „naturalna” cząstek jest, jak na naszą skalę, bardzo duża, co najmniej rzędu kilku tysięcy km/s. Dawałem temu wyraz niejednokrotnie i ustosunkowywałem się w zależności od  poruszanej tematyki. To, co teraz mi przyszło do głowy, uzupełni poprzednie sądy. Otóż w wyniku przemiany fazowej (zamykającej Urelę), zaraz po fotonach, pojawiły się (wraz z oddziaływaniami, w których uczestniczą) cząstki dziś nazywane elementarnymi. Ich energie kinetyczne były bardzo duże w związku z bardzo wysoką wówczas temperaturą. I tak w zasadzie do dziś pozostało. Cząstki elementarne stanowią po prostu relikt tych wczesnych czasów, w których się pojawiły. Interesujące, że tę wielką prędkość cząstek przyjmujemy wprost bezrefleksyjnie, bez zastanowienia, jako naturalną. [Co poniektórzy dodają: Niech się dzieje wola nieba, z nią się zawsze zgadzać trzeba... (Fredro)] Jakoś nie oczekujemy po elektronie, by mógł zatrzymać się  pomimo, że chodzi o ruch względny, dopuszczający przecież istnienie nawet zerowej prędkości. Zauważmy, że prędkość elektronów, jest porównywalna co najwyżej z prędkością orbitalną w atomie. O mniejszej prędkości raczej się nie wspomina (Czy jest możliwa?). A protony? Interesujące, mogą być w spoczynku względem siebie, jednak swobodne też poruszają się dosyć szybko. Są hadronami, czyli cząstkami o poznanej już strukturze kwarkowej. Chyba coś w tym jest.

   Leptony sprawiają wrażenie, jakby ich ruch był, przynajmniej w części niezmienniczy – tym bardziej, im prędkość bliższa jest prędkości światła. [To by się zgadzało z kinematyczną dylatacją czasu, której wielkość zależy od prędkości względnej – większa miara niezmienniczości.] Jakby to przejście do niezmienniczości miało charakter ciągły. Na ogół, to znaczy, gdy się nad tym zastanawiamy, wprost intuicyjnie oczekujemy nieciągłości przy przejściu od prędkości podświetlnej (cząstek masywnych) do niezmienniczej prędkości światła. Czy słusznie?  Swoją drogą, cząstka masywna nie może nagle od siebie stracić masy (by poryszać się jak światło).    

   Jak wiemy, niezmienniczość oznacza nielokalność*. Pisałem już o tym wcześniej. Odnoszę wrażenie, że lokalność ruchu cząstek jest zatem częściowa. Konkluzja ta zaskoczyła też mnie. Interesujące, że istnienie nielokalności w świecie cząstek (splątania), nota bene przewidywane przez mechanikę kwantową, zostało potwierdzone eksperymentalnie. Jestem pełen podziwu i pokory dla twórców mechaniki kwantowej. Mój grubo ciosany determinizm nie umywa się do jej intelektualnej finezji. Przecież do istnienia nielokalności doszedłem inną, mniej efektowną i mniej wymagającą drogą, doszedłem mimo wszystko świadom istnienia nielokalności wynikającej z modelowania kwantowego. Można by nawet pokusić się o hipotezę, że nielokalność ujawniająca się jako cecha niezmienniczości koresponduje z nielokalnością kwantową. Do tej nielokalności, dokooptujemy (dalej) także grawitację gdy będziemy rozważać zachowanie jej zawartości, w związku z zakładanym istnieniem grawitacyjnego bytu elementarnego absolutnie (plankony). Jeszcze będzie o tym. Czy posunąłem się zbyt daleko?

Moglibyśmy więc wnioskować, że w eksperymencie na splątanie, lepiej użyć cząstek szybszych, najlepiej tych o prędkościach relatywistycznych (już nie mówiąc o fotonach). Czy słusznie? Dodam, że my, czyli obiekty makroskopowe, jesteśmy już jak najbardziej lokalni, chociaż niektórym zdarza się rozdwojenie jaźni. Splątanie nam się nie zdarza, choć czasami w głowie nam się plącze. Rozum nie zawsze ma cechy lokalności, a im bardziej jest nielokalny, tym trudniej w życiu.

A co z fotonem? On nie zna czasu. "Subiektywnie" jest wszędzie. Mamy tu splątanie - w tym sensie, że nie jest potrzebny czas na uzgodnienie cech cząstek dowolnie oddalonych. Właściwie, może to być wniosek ze szczególnej teorii względności. Tak rzecz można interpretować. Także w odniesieniu do cząstek masywnych, gdyż ich prędkość jest także w pewnym (większym lub mniejszym) stopniu niezmiennicza - nie może być zerem. Interesujące, że Einstein nie mógł pogodzić się z mechaniką kwantową właśnie z powodu potencjalnej możliwości splątania kwantowego...

*) Jak wiemy, parametry stanu cząstek, zgodnie z mechaniką kwantową, wyznczać możemy z określonym prawdopodobieństwem. Przyczyną jest immanentna nieoznaczoność. Prowadzi to do wniosku (wobec niezerowego prawdopodobieństwa) o możliwości splątania – jakby (w dużym uproszczeniu) „przekazywania”  określonych cech cząstki, także cząstkom znajdującym się gdzieś daleko, nie ważne jak. Przekazywania natychmiastowego pomimo, że informacja nie może być przekazywana z prędkością większą, niż prędkość światła.

     Podejście probablistyczne prowadzi do wniosku o istnieniu różnych możliwości, różnych wariantów przy określeniu przebiegu zjawisk (niezerowe prawdopodobieństwo). Wszyscy się zastanawiamy: „Co by było gdyby”. Mogłem pojechać tam, a wtedy zdarzyłoby się to, czy tamto; mogłem zrobić (lub nie) to, czy tamto, a wtedy ożeniłbym się z tamtą; mógłbym wygrać w lotka lub wpaść pod tramwaj, itd, itp. Można wyobrażać sobie różne historie możliwych zdarzeń. Jedne bardziej, inne mniej prawdopodobne. Istnieje więc jakieś prawdopodobieństwo (niezerowe), że będą miały miejsce wszystkie możliwe zdarzenia. W odniesieniu do naszego swiata nie brzmi to wiarygodnie. Nie dziw. Inaczej jest w odniesieniu do dużo prostszego świata cząstek subatomowych. Tam można mówić o sumowaniu po historiach (różnie prawdopodobnych). Procedurę tę wprowadził Richard Feynman.       Wracając do przykładowych wydarzeń z życia, jeśli wskażemy na jedną jedyną opcję, która już w dodatku zaszła w przeszlości, to  wszystkie inne niezliczone opcje znikają, przestają istnieć. Podobnie (asocjacyjnie) rzecz się ma z redukcją funkcji falowej, gdy badamy konkretną cząstkę.

     Ta różnorodność możliwych stanów, możliwych historii, konsystentna jest z możliwością splątania kwantowego. Splątanie kwantowe oznacza nielokalność. Natomiast lokalność oznacza, że przekaz informacji nie może zachodzić z prędkością większą, niż c, a tym bardziej natychmiastowo, bezczasowo. Czy chodzi jednak rzeczywiście o fizyczny przekaz informacji?

     A teraz zwróćmy uwagę na to, że grawitacja jest wszędzie, bo jej źródłem, zgodnie z moim ustaleniem, jest niezniszczalny byt absolutnie elementarny, który utożsamiłem z plankonem. Grawitacja jako taka jest nielokalna. Nielokalna jest też niezmiennicza prędkość światła, równa prędkości ekspansji Wszechświata. Sam Wszechświat rozwija się, ewoluuje jako zintegrowana i samouzgodniona całość, jako jedność. Nie ma tu oczekiwania na jakieś sygnały pobudzające i koordynyjące. Bo od kogo?? [Zostawmy w spokoju teologiczne d...e] Wszechświat jest nielokalny (nie ja pierwszy to twierdzę). Nielokalne są też fotony, bo ich prędkość jest niezmiennicza, tak, jak prędkość ekspansji (zgodnie z zasadą kosmologiczną). Lokalność w tym sensie oznacza po prostu względność.

     Cząstki, które pojawiły się tuż po fotonach (podświetlne), w czasie przemiany fazowej, jako relikt tych czasów, poruszają się z prędkościami bardzo dużymi, bez jednoznacznego związku z wymogami zasady względności ruchu. Nawet wykazują jakby cząściową niezmienniczość. Dlatego splątanie kwantowe dotyczyć może także cząstek masywnych. Jako relikty pewnego etapu ewolucji Wszechświata, są one nielokalne, bo to, co się z nimi dzieje, jest częścią samouzgodnionego procesu globalnego,uwarunkowanego kosmologicznie.

     Dodajmy do tego, że gdy doszło do Wielkiego Wybuchu, wszyscy byliśmy razem (wielokrotnie używałem tego zwrotu). W związku z tym, rozwój materii, zgodny przecież z uniwersalnymi prawami przyrody, wszędzie jest jednakowy. [O tym mówi zasada kosmologiczna.] Zawsze więc można znaleźć w tym samym momencie globalnego czasu kosmicznego, dwie (lub więcej) cząstki o tych samych dokładnie parametrach stanu, niezależnie od dzielącej je odległości. W tym kontekście, splątanie kwantowe nie jest rzeczą aż tak tajemniczą.

5. Neutrina jako relikt fazy Urela. Czy liczba neutrin się zmienia? Próba opisu neutrin od strony ich struktury

   Odejdźmy na chwilę od neutrin. Zapytajmy: Czy plankony mogą tworzyć układy trwałe o ujemnej masie? Chyba nie. Przecież nisza energii potencjalnej, w przypadku układu dwóch, odpowiada bądź masie zerowej, bądź też dodatniej. Patrz artykuł:

https://madan945.blogspot.com/2019/01/10-zmiany-energii-potencjalnej-ukadu.html

Ujemna energia potencjalna oznacza dodatnią masę. Jak już wiemy (choćby na podstawie wskazanego postu), gdy odległość między plankonami jest mniejsza niż połowa długości Plancka, energia potencjalna układu jest dodatnia. Oznacza to, że w tych warunkach jego masa jest ujemna. A może neutrina mają masę ujemną? Sądząc po analizie układu dwóch plankonów, wnioskujemy jednak, że nie mogą one tworzyć układów stabilnych o ujemnej masie, gdyż po prostu odepchnęłyby się.

    Jednak mimo wszystko (próbować trzeba) pozostaje chyba jedna, jedyna możliwość. Jeśli istnieją układy trwałe o ujemnej masie, to muszą być one reliktami najwcześniejszej fazy ekspansji – Ureli. [Przyjmijmy roboczo tę opcję.] Musiały więc wyodrębnić się zanim doszło do przemiany fazowej, jeszcze wtedy, gdy masa ekspandującego panelsymonu (i każdej jego części),  była ujemna. [Á propos, prędkość ekspansji wówczas była większa od c.] Po przemianie fazowej cecha ta widocznie zachowała się jako relikt czasów ekspansji nieliniowej – w utrwalonej formie neutrin. Gdy wyodrębniały się, oddziaływania elektromagnetyczne na razie nie istniały i dlatego neutrino, jako relikt tych czasów, nie może oddziaływać elektromagnetycznie. Nie może. Jak widać, przy okazji mamy proste wyjaśnienie tego faktu – nie wyjaśnionego (i niewyjanialnego) do dziś. Jeśli właśnie wtedy wyodrębniły się neutrina, to ich masa powinna być też ujemna – tak można przypuszczać. I takimi pozostały do dziś. Byłoby to konsystentne z (przypuszczalnie) nadświetlną prędkością tych cząstek.

    Należałoby dodać do tego, że nie mogą to być proste układy plankonów (patrz początek tego postu). Powinny to być twory dosyć złożone, a wraz z tym mocno ściśnięte (wszak materia na samym początku była bardzo skondensowana). Proste układy plankonowe o ujemnej masie nie mogłyby przecież być stabilne (rozszerzałyby się).

    Dziś powszechnie uważa się, że neutrina są produktem rozpadu cząstek nietrwałych (właściwie wszystkich oprócz fotonów, elektronów i protonów). Mimo wszystko nawet jeśli neutrina dziś są produktem jakiegoś oddziaływania cząstek – rozpadu lub syntezy jądrowej, to ich budowa stanowi relikt czasów najwcześniejszych. Nie muszą osobiście pamiętać Ureli. Wystarczy, że są zbudowane tak, a nie inaczej. Ta reliktowa budowa jest, sądząc po tym, niezniszczalna. Tak w każdym razie można przypuszczać.

  Czy ta forma (budowa) neutrin jest niezniszczalna? [Pospekulujmy sobie. Mimo wszystko warto.] Jeśli jest niezniszczalna, to neutrin we Wszechświecie wciąż przybywa (tak by mogło wynikać choćby z faktu zachodzenia syntezy jądrowej, której produktem są między innymi neutrina). Czy oznacza to, że jest coraz mniej materii normalnej? To spory problem w związku z kluczowym znaczeniem masy Wszechświata (tak, jak my tu ją określamy – CMU). Wiadomo, że cząstki (te normalne, a nie neutrina) powstawać mogą w wyniku kreacji z promieniowania [Jakiego? Elektromagnetycznego.], z tym, że nie powiększa to łącznej masy cząstek masywnych w związku ze zjawiskiem anihilacji cząstek i antycząstek. Także, a właściwie przede wszystkim, w związku z tym, że energia fotonów, z których kreują się musi być większa od łącznej masy-energii powstających cząstek. Czy zatem łączna liczba cząstek materii normalnej zmniejsza się w związku z domniemanym wzrostem liczby neutrin? Niekoniecznie, a nawet z konieczności: nie...    

    Można do tego podejść nieco inaczej. Jeśli neutrina są produktem rozpadu cząstek, ktoś mógłby pomysleć, że w skali globalnej jest ich coraz więcej. Jeśli już tak, to dawniej było ich mniej, a najdawniej wcale ich nie było. A co z materią pozostałą? Czy rzeczywiście łączna liczba cząstek zmienia się, maleje, choć w zgodności z zasadami zachowania ładunku, liczb leptonowej i barionowej? Tak, ale liczba elektronów i protonów nie powinna maleć w związku z trwałością (chyba nawet absolutną) tych cząstek. A tak na marginesie, czy rozpad cząstek (przynajmniej niektórych) jest rzeczywiście spontaniczny (a nie wymuszony)? Rozpad cząstek (w populacji) ma charakter wykładniczy, a same cząstki są przecież identyczne – stąd istnienie czasu połowicznego rozpadu. Rozpad spontaniczny nie zachodzi więc, a przyczyną rozpadów jest jakiś czynnik zewnętrzny wymuszający rozpad (z tła, w miarę jednorodnego). We wszystkich rozpadach pojawiają się neutrina. Zatem co z neutrinami? Czy właśnie one stanowią to tło? Ich liczba wzrasta, czy nie?

   A same neutrina? Te nie mogą tworzyć się z fotonów, ponieważ zupełnie nie oddziaływują elektromagnetycznie. Z czego mogą?  Z czystej energii? To zakrawałoby na kpiny. Energia, to wyłącznie matematyka. Tak samo wiarygodna jest opowieść o wilkołakach i wampirach – dziś sporo tego leci w kinach.                   

    A tak serio, możliwość tworzenia się neutrin w wyniku reakcji jądrowych, należałoby jeszcze raz rozważyć i sprawdzić, wbrew oczywistości wynikającej z dzisiejszych niezłomnych przekonań. Czy należy od razu opierać się na idei bozonów (W) pośredniczących w rozpadach z udziałem neutrin? Neutrina kosztem pozostałej materii? Wracamy do naszych zwątpień, tym bardziej, że mimo wszystko istnieje (właśnie zaistniała) możliwość innego widzenia spraw. Można sądzić, że źródłem tych „nowych” neutrin, otrzymywanych z reakcji jądrowych są neutrina tła, będące niejako katalizatorami reakcji. Chodzi o te, które rezonują z układami badanymi. Same reakcje jądrowe powodują jakby kolimację neutrin tła. Chodzi o ich przestrzenną wybiórczość. Swoją drogą, rzecz utrudnia to, że samych neutrin nie widać, a o ich „losie” wnioskujemy na podstawie zachowań pozostałych cząstek uczestniczących w danym procesie. Na razie to wszystko pisane na wodzie. Stanowczo za wcześnie na werdykt. 

   W podsumowaniu warto podkreślić, że zawartość materii (normalnej) we Wszechświecie, nie ulega zmianie (pomimo ciągłej zmiany jego łącznej masy – wiemy dlaczego), tak samo, jak łączna liczba neutrin. Nie powstają one kosztem materii normalnej. Przecież, jak już zauważyłem (co wcale nie jest faktem dowiedzionym), neutrina powstać mogły (wszystkie) w epoce Ureli.

Zagadnienia te pogłębimy, a twierdzenia uzasadnimy w dalszej części tej serii. 

   Widocznie neutrina stanowią specyficzny układ plankonów, jeden z możliwych, energetycznie bardzo korzystny, a więc trwały, jak na przykład proton. Pozornie przeczy to twierdzeniu z początku tego postu („Czy plankony mogą”...). A jednak właśnie tu warto sobie przypomnieć układy czworościanowe (chyba raczej nie dwunastościanowe – podstawa hadronów), z których, zgodnie z moimi fantazjami, zbudowane są wszystkie leptony. W tym wypadku widocznie te czworościany przenikają się wzajemnie tak bardzo, że masa cząstki zbudowanej z nich może być nawet ujemna. Właśnie w takim stanie był „kryształ” panelsymonu zanim doszło do przemiany fazowej. Dla upoglądowienia tej wizji sporządziłem rysunek – poniżej. Dla uproszczenia, na płaszczyźnie. Po prawej forma ściśnięta. 

   Jak już stwierdziliśmy, neutrina mają być reliktem Ureli. Trochę niepokoju wzbudza mimo wszystko to, że są też „produktem” reakcji jądrowych – Czy jako cząstki nowe, czy też jako „ujawnione” neutrina tła? Chyba to drugie, pomimo, że istnieje tak wiele przecież, naturalnych źródeł tych cząstek (Słońce i pozostałe gwiazdy, w tym te wybuchające), pomimo, że źródłem neutrin są też reaktory jądrowe. Z zapartym tchem oczekiwać należy roztrzygnięć. Sądzę, że dalsze wywody wskazać mogą jakiś trop w tej i w innych kwestiach, choć już teraz zauważyć można, że neutrina uczestniczące w przemianach jądrowych, na przykład zachodzących w reaktorze jądrowym, ukierunkowane są, w szczególności zgodnie z zasadą zachowania pędu, tworzą (lokalny) strumień, a tym naruszają naturalną (nielokalną) jednorodność i izotropię panującą w świecie neutrin. Dzięki temu właśnie wykrywane są jako te pochodzące z reaktora. Nie znaczy to, że tam powoływane są do istnienia. Czy to herezja? Nie pierwsza. Kwestię tę (nie że herezja) poruszymy dalej. 

4. Neutrina – fakty obserwacyjne w konfrontacji z dzisiejszym widzeniem spraw

   Innemu, niż tradycyjne, modelowaniu neutrin sprzyjają wyniki badań doświadczalnych i obserwacyjnych. Tu mowa przede wszystkim o tzw. oscylacjach neutrin, świadczących o tym, że posiadają one niezerową masę. Sprzyja też „afera operowa”, opisana wcześniej, a także odkrycie astronomiczne, którego wyniki jakoś udało się (Czy na siłę?) wyjaśnić, a właściwie zinterpretować z dochowaniem wierności obowiązującym paradygmatom. (Chodzi o supernową 1987A w Wielkim Obłoku Magellana, odległą o ok. 168 tysięcy lat świetlnych ). Okazało się, że neutrina z tego wybuchu dotarły do nas z wyprzedzeniem w stosunku do światła (wybuch optyczny zaobserwowano około trzech godzin po impulsie neutrinowym). Wyciągnięto stąd wniosek, że neutrina poruszają się... wolniej od światła („mają przecież niezerową masę”), gdyż „gdyby poruszały się szybciej, to wobec tak dużej odległości, przybyłyby powiedzmy o kilka lat wcześniej” (na podstawie tekstu z Wikipedii, wklejonego w pierwszym poście tej serii (Σ). Czy to jedyna możliwość?   

    Zastanawiające, jeśli nie symptomatyczne, że informacje o wyprzedzeniu przez neutrina świetlnej racy wybuchu, dziwnym trafem omalże zniknęły z sieci. Trudno dokopać się ich. Chyba nie po to, by nie dać pola do popisu domorosłym astronomom. Czy jako zupełnie nieistotne w związku z banalnością przyczyny tej bądź co bądż zaskakującej obserwacji? Czy obserwacja ta naprawdę potwierdziła w całej rozciągłości oczekiwania (że neutrina poruszają się z prędkością światła, albo z prędkością mniejszą)? To skąd zaskoczenie w pierwszej chwili, pomimo „potwierdzenia oczekiwań”? Dziś wyjaśnienie w wielu artykułach, w sieci i w licznych czasopismach, stało się nagle „przewidywaniem”, co uczyniło fakt wyprzedzenia światła przez neutrina, mało ważną błahostką. Sądzi się zatem, że wybuch optyczny poprzedziła emisja neutrin i sprawa załatwiona. Jednakże, jeśli poprzedziła dajmy na to o godzinę, a neutrina poruszają się wolniej („to oczywiste”) od światła, to przy odległości ponad stu tysięcy lat świetlnych powinny dotrzeć do nas mimo wszystko znacznie później niż fotony, nawet całe lata od momentu zauważenia wybuchu, a nie poprzedzać światło, które już dawno wyprzedziło je... (patrz uwaga (Σ) powyżej) – to tak na chłopski rozum. Jeśli prędkość neutrin jest mniejsza, niż c, czyli należą one do naszego podświetlnego świata, to światło względem nich (niezależnie od ich prędkości względem nas), ma prędkość c, a więc wyprzedziło je w ciągu krótkiego czasu, powiedzmy, że godziny i dotarło do nas po 168 tysiącach lat. A neutrina? Te się dalej telepią... Argumentacja ta jednak nie przekonuje, gdyż dotyczy wyłącznie układu odniesienia związanego z neutrinem, z tym, co ono „stwierdza”. Coś innego otrzymamy w układzie odniesienia „spoczywającym”, związanym z obserwatorem na Ziemi. Z punktu widzenia obserwatora bowiem (względem niego neutrino porusza się prawie z prędkością światła), na przebycie odległości 168000 lat świetlnych, światło potrzebowało oczywiście tę samą liczbę lat. Jeśli neutrina stamtąd miały prędkość, powiedzmy równą 0,99999 prędkości światła, to na przebycie tej drogi potrzebowały o 1,68 lat więcej. Niech licealiści policzą. Jeśli neutrina z supernowej wyemitowane zostały powiedzmy, że o godzinę wcześniej, niż światło, to różnica ta zostałaby z łatwością zniwelowana. Ktoś mógłby jednak powiedzieć, że „w gruncie rzeczy neutrina poruszają się z prędkością światła, a znikoma różnica nawet kilku godzin jest nieistotna i odpowiada opóźnieniu emisji światła względem emisji neutrin. Więc wszystko w porządku i nie ma o co kruszyć kopii.” Według mnie podejście to jednak nie jest słuszne. W związku z niezerową masą, neutrino nie porusza się z prędkością światła. Dla obserwatora spoczywającego, jeśli neutrino porusza się z prędkością podaną wyżej (dla przykładu), a mimo to przybyło o trzy godziny wcześniej niż światło, to powinno było być wyemitowane o 1,68 roku wcześniej, niż fotony. Ta różnica trzech godzin w porównaniu z różnicą czasu wędrówki, nie ma więc żadnego znaczenia. Różnica w czasie między emisją neutrin, a emisją światła, podczas wybuchu supernowej powinna była być znacznie większa niż kilka godzin w związku z bardzo dużą odległością do przebycia, powinna być liczona na lata. Ale to nie jest realne, chyba, że w rzeczywistości sam wybuch trwa latami i tylko przypadkiem różnica wyniosła trzy godziny. Jak wiemy z obserwacji, wybuch trwa znacznie krócej. Coś tu się nie zgadza, nawet jeśli „Wszystko jest OK”. Czy ktoś zechce zmienić model wybuchu supernowej? Byłaby to zmiana dosyć drastyczna, nie uzasadniona przez obserwację. Co dalej? Proponowane wyjaśnienie, jak widać, posiada spore luki. Jeśli zatem wykryte neutrina rzeczywiście wyemitowane zostały przez rzeczoną supernową, to fakt zarejestrowania ich wyraźnie przed widomym wybuchem, byłby potwierdzeniem nadświetlnej prędkości rozchodzenia się neutrin – w każdym razie opcja ta staje się realna (jako opcja). Jaka jest więc ta (domniemana) nadświetlna prędkość neutrin? Bardzo bliska prędkości światła. Wszak różnica czasu trzech godzin w porównaniu z czasem odpowiadającym odległości jest naprawdę znikoma.

Mamy więc tu do czynienia z neutrinami o bardzo dużej energii. Swoją drogą, czy to absolutnie pewne, że zarejestrowane neutrina pochodzą z naszej supernowej? Przecież to wszystkiego kilkanaście zarejestrowanych neutrin. Pewność uzyskalibyśmy gdyby znów wybuchła jakaś supernowa w stosunkowo niewielkiej odległości.  

[Tak na marginesie, dodajmy do tego, że jeśli neutrino porusza się szybciej niż światło, to nie ma mowy o dylatacji czasu znanej ze szczególnej teorii względności, nie ma też mowy o masie relatywistycznej. To coś nowego.]

   Wracając do opisanej wyżej obserwacji, warto dodać, że to jedyna gwiazda znana i obserwowana jeszcze przed wybuchem – fantastyczna okazja do badań, myślę, że wykorzystana należycie. Interesujące i znamienne przy tym jest to, że chodzi o niebieski młody nadolbrzym, a nie o czerwony nadolbrzym, jeszcze masywniejszy i ewolucyjnie zaawansowany – tak się dziś sądzi o ewolucji gwiazd i o wybuchach supernowych. Do dziś jesteśmy zaskoczeni (i wciąż zaskakiwani także wielu innymi rzeczami pomimo, że „prawie wszystko już rozumiemy”). Ale kroczymy dumnie naprzód, gdyż zawsze w zanadrzu mamy czarne dziury.

   Moje podejście jest inne, inne do tego stopnia, że antycypuje wspomniane wyniki doświadczeń i wyjaśnia wspomnianą obserwację w sposób koherentny (niezależnie od tego, że emisja neutrin nastąpić mogła rzeczywiście jeszcze przed emisją fotonów). W dodatku antycypuje bez wysługiwania się czarnymi dziurami. Jeszcze nie znaczy to, że wyjaśnia poprawnie.  Ale wyjaśnia. Przekonacie się o tym szczególnie w ostatnich postach tej serii. Tam pozwoliłem sobie na wstępne modelowanie matematyczne tego, co tutaj stanowi zbiór (moich) przypuszczeń – już chyba można powiedzieć, że czymś uzasadnionych. [Na razie nikt ze znawców nie podważa ich. Bo nie wiedzą co z tym począć? Bo nie mają argumentów? Nie. Bo nie chcą czytać. Nie po raz pierwszy publikuję.]

Mimo wszystko, nie bacząc na czekające mą pracę przeciwności losu, rozważę opcję nadświetlnej prędkości neutrin, gdyż, jak się okaże niebawem, posiada ona spory ładunek heurystyczny. Warto spróbować, choćby po to, by uwydatnić słuszność dzisiejszego widzenia spraw.

    [Widzenia? Jak krótkowidz bez okularów? Czego? Białych plam? Dzisiaj neutrino stanowi, nie krępujmy się, wielką niewiadomą pomimo dużego postępu w ostatnich latach. Postępu? Tak. W pogłębieniu zrozumienia, że nie rozumiemy. Tu przydałaby się zmiana podejścia.]

3. Jak to jest właściwie z energią neutrin?

  Przecież nie wystarczy bezpośredni wniosek wypowiedziany powyżej, wykluczajacy istnienie zerowej prędkości (i energii kinetycznej). Kluczem do jej określenia jest rozpad (β) beta określonej porcji jakiegoś pierwiastka promieniotwórczego, związany z rozpadem neutronu. Interesujące jest widmo energetyczne jednego z produktów tego rozpadu, 

elektronów (innych cząstek w tym rozpadzie nie rejestruje się). Ilustruje to wykres – na nim: N – liczba elektronów. Widzimy, że jest to widmo ciągłe, co oznacza, że w określonym przedziale reprezentowane w nim są wszelkie energie, nie większe jednak od pewnej granicznej, maksymalnej. Badania wykazały, że energia jąder emitujących elektrony nie jest zależna od rozrzutu energii elektronow przez nie emitowanych. Na pierwszy rzut oka jest to sprzeczne z zasadą zachowania energii. Nie są spełnione także zasady zachowania pędu i krętu, co uwidacznia się w analizie torów emitowanych elektronów i ich spinów, a także spinów jąder emitujących te elektrony. Wprowadzenie do gry neutrina natychmiast rozwiązuje ten problem. [Istnienie neutrin przewidział Wolfgang Pauli w roku 1930, a nazwę neutrino zawdzięczamy włoskiemu fizykowi Enrico Fermiemu.] Wszystkie trzy podstawowe zasady zachowania są spełnione potwierdzając swą uniwersalność. Sprawdzian spełnialności tych zasad stanowi nawet procedurę badawczą. Powróćmy do neutrina. Przyjmijmy na początku lojalnie, że jego prędkość mimo wszystko równa jest c (co oznacza, że jego masa spoczynkowa równa jest zeru). Co więc stanowi o zróżnicowaniu energii neutrin? Wszak rozkład energii elektronów (nasz wykres) wiąże się z tym bezpośrednio. Czy częstotliwość? Czego? Z całą pewnością nie promieniowania elektromagnetycznego (E = hn), z wiadomych powodów. Może jakiejś „fali neutrinowej”? Oj, nie mnóżmy bytów! Uzasadniona byłaby więc hipoteza, że masa neutrin jest różna od zera, a ich prędkość siłą rzeczy większa jest od c (wykazaliśmy, że mniejszą być nie może). I nie ważne jak my tę masę widzimy (naszą wyobraźnią) za pomocą fotonów. Zróżnicowanie energii emitowanych antyneutrin związane jest więc ze zróżnicowaniem ich prędkości*, w każdym przypadku większych od c, zgodnie z powyższymi przemyśleniami.

    Mówiąc o energii neutrin mam więc na myśli właściwie tylko energię kinetyczną, choć określoną przez energię potencjalną w momencie ich oderwania się od panelsymonu w fazie urela (patrz artykuły poświęcone plankonom). Ta energia kinetyczna jednak, wbrew naszemu „podświetlnemu widzeniu spraw” nie zależy od układu odniesienia (jest dla nas jakby niezmiennicza). W samej rzeczy. Względność ruchu oznacza możliwość istnienia zerowej prędkości względnej, co nie jest możliwe gdy mowa o obiekcie poruszającym się z prędkością nadświetlną. Dla obserwatora posługującego się fotonami, pomiar prędkości neutrina nie jest możliwy. Pewne jednak, że jest zróżnicowana, w związku z oczywistym zróżnicowaniem energii kinetycznej emitowanych elektronów. Świadczy o tym opisany powyżej rozkład energii elektronów emitowanych w rozpadzie beta. Tak nawiasem mówiąc, to by też oznaczało, że widmo prędkości (energii) neutrin jest ciągłe – w każdym razie w spojrzeniu fenomenologicznym.

     Wykrycie neutrin w bezpośrednim pomiarze, w związku z konkludowaną tutaj ich nadświetlną prędkością, nie jest (w świetle powyższych rozważań) możliwe. [Właściwie niemożliwość bezpośredniego odkrycia (np. zaobserwowania toru jego ruchu) konsystentna jest  z hipotezą o nadświetlnej prędkości tej cząstki.] Nawiasem mówiąc, nie jest też możliwe z powodu nieuczestnictwa ich w oddziaływaniach elektromagnetycznych. I rzeczywiście, ich detekcja ma charakter pośredni, a polega tylko i wyłącznie na wykrywaniu zmian spowodowanych przez reakcje neutrin z materią, na wykrywaniu rozpadów. Jednakże możliwa jest (jak na razie) tylko detekcja neutrin wysokoenergetycznych. Gdyby ich energia zależała od układu odniesienia, ich bezwzględna wysokoenergetyczność byłaby pod znakiem zapytania, jako wielkość o charakterze lokalnym. Upodabnia to neutrina do fotonów, w każdym razie gdy chodzi o niezmienniczość ich energii. Wszystko to zaskakuje (nawet mnie). Czyżby należałoby w związku z tym wymyślić nową zasadę względności i nową transformację, ogólniejszą, niż tr. Lorentza, a uwzględniającą możliwość ruchu z prędkością ponadświetlną? Bardzo możliwe. To chyba nawet rzecz wykonalna. W czwartej części tego eseju znajdziecie pewne sugestie. Młodzi, do roboty!     

     Reasumując stwierdzić możemy, iż sąd, że neutrino znajduje się po drugiej stronie osi c, ma spore szanse by odpowiadać prawdzie. Bazując na tym sądzie zauważmy dodatkowo, że w tych warunkach ewentualny obserwator pomimo, że należy do naszego świata, nie ma żadnej wątpliwości, rozróżniając jednoznacznie neutrino i antyneutrino (nie ważne jak mu się to uda, gdyż posługuje się przecież fotonami). Co on naprawdę zaobserwuje, stwierdzimy w dalszym ciągu naszej fantazji. Nawet jeśli obserwatorem jest samo neutrino we własnej osobie, bez cienia wątpliwości rozpozna ono swego partnera. Dodajmy, że jego masa nie musi już być zerowa, nawet nic nie staje na przeszkodzie, by była na przykład liczbą zespoloną…w oczach obserwatora posiadającego oczy. Wówczas też masa dana naszym pomiarom byłaby częścią rzeczywistą tej liczby zespolonej (teoretycznie możliwe, że zmierzającą ku zeru, gdy prędkość neutrina dąży od góry do c – zobaczymy to później). Tylko w tym przypadku bowiem masa ta może być bardzo mała pomimo prędkości bliskiej c (nieco od niej większej). [Chodzi o tzw. masę relatywistyczną.] Taki właśnie był wynik doświadczenia przeprowadzonego w Los Alamos, wspomnianego już kilkakrotnie. Należy sądzić, że wyniki te są w pełni wiarygodne.   

     W dzisiejszej interpetacji tego pomiaru masy, podkreśla się, że wyznaczona w Los Alamos (i w innych miejscach) masa jest masą spoczynkową – chyba raczej po to, by uniknąć nieporozumień, a przede wszystkim nadmiernego drążenia przez ciekawskich. Dalej przekonamy się, że nie koniecznie chodzi o masę spoczynkową. Wprost nie może to być masa spoczynkowa, wbrew temu, co się sądzi. To przecież nie jest możliwe. W poprzednim poście stwierdziliśmy bowiem, że neutrina nie mogą być w spoczynku (prędkość zerowa). W kontekście tym nie ma więc znaczenia wielkość masy relatywistycznej, tym bardziej, że ten rodzaj masy wykreślono z rejestru („jako wyłącznie współczynnik przy wyznaczaniu pędu lub energii kinetycznej”). Z całą pewnością jednak, patrząc na to fenomenologicznie, możemy oczekiwać, że  masa powinna być bardzo duża, zważywszy na domniemaną (podświetlną) prędkość neutrin. Chodzi więc o aktualną interpretację wyników badań. Sama „spoczynkowość” tej masy jest jednak decyzją arbitralną badaczy. „To przecież niemożliwe, aby przy tak wielkiej prędkości, wprost ocierającej się o c, masa była tak mała, a poza tym masa relatywistyczna ma charakter względny, więc nie może stanowić o wynikach pomiaru, które powinny być jednoznaczne.”. Z dalszych rozważań (naszych)  wprost wynika, że masa neutrin jest tym mniejsza, im większa jest ich energia i dąży do zera gdy ich prędkość dąży do c – myśl ta pojawiła się już powyżej. 

     Można jednak rzecz interpretować inaczej. Powyżej przecież zauważyliśmy (patrz fragment zapisany tłustym drukiem), że neutrino nie może być w spoczynku, co stanowiło dość ważki argument za tym, że jego prędkość większa jest od c. W następnym paragrafie stwierdzimy wprost, uzyskamy potwierdzenie tezy, że neutrino nie może mieć w ogóle masy spoczynkowej, gdyż wyodrębniło się w momencie, gdy jego prędkość przekraczała nieznacznie c, a prędkość neutrin, które wyodrębniły się później, pod koniec Ureli, była nawet znacznie od tej większa. [Z tą prędkością c to niedokładnie tak. Neutrina, wyodrębniając się, nic o tej prędkości nie wiedziały. Ekspansja przyśpieszała gwałtownie, jeszcze podczas ureli pojawiły się neutrina. Gdy doszło do przemiany fazowej, a ekspansja zaczęła przebiegać zgodnie z prawem Hubble’a, neutrina były już poza tym interesem. W tym właśnie sensie ich prędkość jest większa, niż niezmiennicza prędkość ekspansji, jakby należały do innego świata. Większa w zgodności z tym, że dyssypacja urelowskiej energii kinetycznej nie dotyczyła neutrin.]  

     Czy zatem rzeczywiście wyznaczono jego masę spoczynkową? Chyba raczej część rzeczywistą jego masy zespolonej. Nie było więc problemu z masą relatywistyczną, a zastrzeganie się, że chodzi o masę spoczynkową, miało bardziej znaczenie polityczne, niż fizykalne.  Zobaczymy to niebawem.   

     Hipoteza o prędkości nadświetlnej neutrin, w świetle powyższych konkluzji  wydaje się być dość logiczną. Wszak neutrino nie uczestniczy w oddziaływaniach elektromagnetycznych. A może istnieje jakiś czynnik fizykalny (a nie czyjś pogląd bazujący na tym, czego „go uczono”) wykluczający wymienioną możliwość? Jeżeli tak, to proszę o wskazanie go. W międzyczasie załóżmy, że nie istnieje. Jeśli tak, to sprawy należy widzieć „w innym świetle”. Jak się okaże, przedstawiona tu hipoteza pozwoli na opis bardziej koherentny pewnych faktów przyrodniczych, bez uwarunkowań i ograniczeń, którym poddane są wszelkie obiekty należące do królestwa elektromagnetyzmu. Czyż zatem wyznaczona doświadczalnie masa neutrin świadczy automatycznie o tym, że ich prędkość jest mniejsza niż c? A może ta wykrywalna masa stanowi drobny koniuszek góry lodowej? Mimo wszystko istnieje także jakaś możliwość tego, że jednak masa neutrin równa jest zeru. Tę ewentualność zostawiłbym jednak na koniec, gdyby okazało się, że założenie o niezerowej masie prowadzi do sprzeczności. Aktualnie zaczyna dojrzewańć przekonanie, że masa neutrin nie jest zerowa. Jak już wspomniałem, oczekiwania te bazują między innymi na  pomyśle o istnieniu oscylacji neutrin. Dla przypomnienia, tym tłumaczy się „niedostateczne” natężenie neutrin słonecznych. Doświadczenia zdają się potwierdzać istnienie oscylacji. Zatem, czy rzeczywiście prędkość neutrin jest (jednak, mimo wszystko) mniejsza od c? To by odpowiadało dzisiejszemu widzeniu spraw, pomimo, jeśli nie sprzeczności, to  wyraźnego niedopasowania.

     Jakie jest to dzisiejsze widzenie? Sądzi się, że znaczenie stałej c jest dużo głębsze niż by to wynikało z jej elektromagnetycznego rodowodu (i chyba słusznie, choć z innego powodu). Pogląd ten skonkretyzować można w następującym zdaniu: „c jest prędkością obiektów (cząstek) pozbawionych masy spoczynkowej, niezależnie od ich właściwości, ich zaszeregowania w hierarchiach struktur przyrodniczych, a także rodzajów oddziaływań, w których uczestniczą.”** Wynikałoby stąd, że prędkość neutrina co najwyżej równa jest c. Stała c jest więc granicą absolutną. Dla wielu jest to oczywiste i „zrozumiałe samo przez się”. A jednak zdanie powyższe wzbudza odczucie wewnętrznej niespójności, a przy tym brzmi jakby trochę dogmatycznie jako imperatyw, a nawet aksjomat; wzbudza (być może tylko na mniej douczonych) wrażenie wykrętu wobec czegoś, co nie daje się rozgryźć. W moim odczuciu jest anachroniczne, bo gdy wracamy do neutrina, w gruncie rzeczy nie rozwiązuje ono dylematu jego prędkości, choćby w związku z istnieniem skrętności i jego niezerową masą. Twierdzenie powyższe, jak sądzę, można więc uznać za kolejny etap na drodze (odwiecznej) ku zrozumieniu istoty rzeczy. Załóżmy jednak, że wszystko w porządku i tylko „ja” nie rozumiem sedna. Zatem należy pytać. Kto pyta, ten się…pogrąża…Czy uogólnienie zawarte w twierdzeniu tym nie jest raptem wyrazem dogmatyzmu interpretacyjnego, ograniczającego zakres stosowalności teorii? Na przykład, rzeczywiście zerowa masa dana obserwacji nie musi świadczyć o prędkości obiektu równej c. Może przecież świadczyć też o jego prędkości nadświetlnej wskutek niewykrywalności za pomocą fotonów. Być może granica „c” nie stanowi wcale końca rzeczywistości przyrodniczej, końca istnienia. „Czyż nie stanowi ściany, absolutnego muru, za którym istnieje tylko nieistnienie?” Filozofia, przynajmniej tutaj, odrzuca granice. Zatem mur ten, sądząc po dzisiejszym pojmowaniu sprawy, a właściwie zgodnie z dzisiejszą wyobraźnią, powinien być niewidzialny, a wszelka możebność kończyć się powinna jeszcze na przedmurzu. A może jednak jakiś sens Istnienia, istnieje dla tego, co stanowi drugą stronę? Czego? Lustra? „Tylko małpy szukają czegoś po drugiej stronie lustra. To zresztą bardzo naukowe podejście z ich strony.” Smieją się przede wszystkim ci zaprogramowani na porządek rzeczy stanowiący ich naturalne środowisko. Wszystko to brzmi jak niegodna prowokacja.    

     Pytania powyższe i wiele innych powinny właściwie zawsze towarzyszyć twierdzeniom pretendującym do objawiania praw Natury. Dobrze jest pytać, nawet jeśli z góry wiadomo, że na odpowiedź być może czekać trzeba będzie wiele lat, albo też odpowiedź na danym etapie rozwoju nauki nie w pełni zadawala, nawet jeśli samo pytanie prowokuje swą retorycznością. Mimo wszystko pozostańmy wierni poglądowi zaakcentowanemu tłustą czcionką powyżej, co do którego panuje cosensus omnium. Jeśli znów zdecydujemy się na pytania, jeśli w dalszym ciągu rozważań znów popuścimy wodze fantazji, uczynimy to gwoli zadośćuczynienia potrzebie zrozumienia, acz w pełni szacunku i poważania dla dorobku nauki.

   Boć największy problem przed nami.

Do wątków tych jeszcze powrócę, zaopatrzony lepiej w nowe ustalenia.

*) W rozpadzie beta rejestrowane są elektrony (nie neutrina). Oczywiście prędkość elektronów, a więc także ich energia kinetyczna, ma charakter względny. W przypadku omówionego doświadczenia mamy jednak do czynienia np. z kryształem kobaltu, będącym w spoczynku względem laboratorium. Prędkość emitowanych cząstek można więc określić jednoznacznie.

**)  W książce tej inwariant c definiuje się jako wielkość określającą tempo ekspansji Wszechświata.

2. Neutrino contra pozostałe cząstki. Prędkość i masa

  Oczywiście nie jest celem tej pracy przedstawienie systematycznego opisu cząstek elementarnych. Ograniczymy się więc do skrótowego przeglądu rodziny cząstek, do której neutrino przydzielono, leptonów. Należą do nich: elektron, mion (m), taon (t), neutrina tych trzech cząstek – trzy i tylko trzy rodzaje neutrin, co w sposób przekonywujący potwierdziło doświadczenie, a także obserwacje astronomiczne; oraz ich antycząstki. Wszystkie są fermionami posiadającymi spin połówkowy.

Oddziaływania. Cząstki te nie uczestniczą w oddziaływaniach silnych, wszystkie jednak uczestniczą w oddziaływaniach słabych jako cząstki rozpadające się lub jako produkty rozpadu. Połowa z nich, ta obdarzona ładunkiem, oczywiście oddziaływuje elektromagnetycznie; neutrina, jak już wiadomo, nie. Ta właśnie cecha wyróżnia neutrina spośród wszystkich innych cząstek.

Spin (ogólnie). Inną ich wyjątkową cechą jest kierunek spinowego momentu pędu, istnienie tak zwanej skrętności. Tutaj trzymać się będziemy wyobrażeniowej interpretacji spinu jako wielkości związanej z samoistnym ruchem obrotowym cząstki, którego istnienie w istocie swej nie podlega żadnym uwarunkowaniom zewnętrznym*

   Nie wnikamy przy tym w to, że na ogół cząstki traktuje się jako pozbawione wymiarów zewnętrznych (punktowe) – w każdym razie wszystkie leptony, oraz, że spin jest wielkością o charakterze kwantowym. Mimo wszystko, dla upoglądowienia sprawy i bez uszczerbku dla istoty naszych przemyśleń, przyjmijmy dla rozważań jakościowych, uproszczony model, w którym cząstka rotuje. Już to upraszczające założenie pomoże nam dojść do konkluzji interesujących i wcale nie sprzecznych z faktami empirycznymi. Nie wnikamy przy tym w wartość spinowego momentu pędu, który w gruncie rzeczy nie jest wielkością opisującą specyficzne cechy określonej cząstki, a swe źródło ma w cechach samego plankonu (z tego powodu różne cząstki mają ten sam spin, np. 1/2) – opisałem to w poprzedniej serii i jeszcze do tego wątku powrócę. Przyjmujemy tylko, że kierunek osi obrotu odpowiada kierunkowi spinowego momentu pędu. To wystarczy.    

     Nietrudno zauważyć, że istnieją dwie skrajne opcje rotacji cząstek względem kierunku ruchu postępowego (nie koniecznie mowa o cząstkach subatomowych): prostopadła i równoległa. Oś obrotu cząstki może być bowiem prostopadła do kierunku jej ruchu lub współliniowa z kierunkiem ruchu postępowego (w kierunku zgodnym lub przeciwnym). W drugim przypadku mamy do czynienia z tak zwaną skrętnością (helicity).

     Wróćmy do naszych cząstek. Zwróćmy uwagę na to, że podstawowa definicja momentu pędu, przedstawiona w artykule poprzednim (serii postów), nie w pełni pasuje do cząstek elementarnych. Z jednej strony bowiem traktujemy je jako punkty materialne, z drugiej zaś jako kulki (ciało sztywne), gdyż tylko przy niezerowych rozmiarach obiektu mówić można o niezerowym, własnym, „osobistym”, właściwym tylko tej cząstce, momencie pędu.     

     „Nie ma tu sprzeczności, gdyż światem cząstek elementarnych rządzą prawa mechaniki kwantowej, określające probablistyczny charakter, prametrów przestrzennych i dynamicznych cząstki” – można  stwierdzić. Czy to już rzecz wyjaśnia? Oczywiście, że nie. Wyraża tylko niezmąconą wiarę w nieomylność aktualnego modelowania rzeczywistości. W kontekście tym warto zauważyć, że w świetle dokonanych już ustaleń, cząstki (elsymony) nie są obiektami punktowymi. Własny moment pędu cząstki jest więc rzeczą jak najbardziej realną, nawet bez uciekania się do dogmatycznych stwierdzeń w stylu: „to przecież wynika z mechaniki kwantowej” (z całym dla niej szacunkiem). Sam spin, jak wiemy, jest wielkością o charakterze relatywistycznym, co wcale nie musi być sprzeczne z tym „mechanistycznym” traktowaniem cząstek. Dla przypomnienia, w artykule poprzednim uznałem, że spin cząstki ma swoje źródło w spinie plankonowym. Chodzi więc o inne podejście (metodologiczne) do tego samego zagadnienia (dające zresztą ten sam wynik). Inna sprawa, że, jak wiadomo, teoria aktualnie odnosi się do cząstki jak do punktu materialnego, niezależnie od tego (a może właśnie dlatego), że opis jej uwzględnia dualizm korpuskularno-falowy, a interpretacja jej parametrów fizycznych ma charakter probablistyczny. To jednak w gruncie rzeczy uniemożliwia zasadniczo wgląd poznawczy w jej ewentualną strukturę, jeśli nie można jej zbadać poprzez bombardowanie innymi cząstkami (tutaj chodzi przede wszystkim o nukleony). Dla przykładu, struktura elektronu nie jest znana pomimo ogromnych sukcesów „teorii standardowej”, a w wersji wcześniejszej, elektrodynamiki kwantowej. Nie dziw. Przecież zgodnie z naszymi ustaleniami, o strukturze cząstek decyduje grawitacja, nie uwzględniana przez mechanikę kwantową. Zagadnieniu struktury cząstek poświęcone są przede wszystkim artykuły traktujące o plankonach i elsymonach. Na ogół więc, w publikacjach o charakterze popularnym, podkreśla się, że określenie spinu jako obrotu wokół osi, nie jest w pełni adekwatne, choć ukierunkowuje stosownie wyobraźnię czytelnika. Jednak, w kontekście naszych rozważań, traktowanie cząstek jako punktów materialnych mija się z celem.

Skrętność neutrin. Jaki jest więc kierunek spinu neutrin? Okazuje się, że neutrina (wszystkie) różnią się w sposób zasadniczy od pozostałych cząstek, tym mianowicie, że kierunek ich spinu, wszystkich trzech znanych neutrin oraz ich anty-, jest równoległy (lub antyrównoległy) do kierunku ich ruchu postępowego, co oznacza istnienie tzw. skrętności (helicity), właśnie w odniesieniu do neutrin. Skrętność jest rzutem spinu na kierunek ruchu. Jest to cecha wyjątkowa, swoista dla neutrina. W odróżnieniu od pozostałych cząstek (odddziaływujących elektromagnetycznie), oś jego obrotu jest, jak już wspomniałem, równoległa (lub antyrównoległa) do kierunku ruchu. Te dwie możliwości stanowią o rozróżnieniu pomiędzy neutrinem i antyneutrinem. Tak nawiasem mówiąc, to bardzo interesujące, gdyż spin pozostałych cząstek (dla przypomnienia, oddziaływujących elektromagnetycznie) zasadniczo, choć nie koniecznie, jest prostopadły do kierunku ich ruchu postępowego, co oznacza ich (w tym przypadku) zerową skrętność. Dla przykładu, elektron obracać się może w dwóch kierunkach i co najważniejsze, jego spin nie decyduje o tym, czy jest cząstką, czy też antycząstką. Prostopadłość kierunku jego spinu do kierunku ruchu postępowego, wiąże się z tym bezpośrednio. Elektrony są identyczne, nierozróżnialne, a zwrot rotacji w prawo (lub lewo) wokół osi prostopadłej do kierunku ruchu postępowego, nie różnicuje ich, gdyż zależy od tego, jak patrzymy (od strony którego bieguna). Tak to sobie można wyobrazić. Zauważmy, że przy tym fala elektromagnetyczna jest falą poprzeczną. Czy to przypadek? Z całą pewnością nie. Nawet nie trzeba odwoływać się do uczonych teorii niedostępnych laikowi, by dojść do takiego wniosku.

     Wracając do porównania neutrina z pozostałymi cząstkami, zauważmy, że przedstawione zostało ono w sposób jakby mechanistyczny. Czy słusznie? Wszak w tej skali  rządzą prawa mechaniki kwantowej. Wyrazem tego jest nieoznaczoność. Dla przykładu, pęd elektronu (w tym tego z rozpadu beta) nie może być, wraz z jego położeniem (równocześnie), wyznaczony w sposób jednoznaczny. Nieoznaczoność ogranicza wgląd w dynamiczne cechy układów. Najbardziej klasycznym przykładem tego jest powłoka elektronowa atomów – „chmura” zamiast klasycznie planetarnych orbit. W tym kontekście rozważanie konkretnych cech dynamicznych elektronu uznać można za nieporozumienie. Także problem rzutu jego spinu na kierunek ruchu traci swe ostrze. Czy rzeczywiście? Czy nieoznaczoność jest cechą obiektywną Przyrody, czy też cechą Jej obserwowalności? To już odwieczne pytanie. Choć coraz rzadziej się je słyszy, gdyż kwantowe myślenie zdominowało naszą wyobraźnię, warto przywołać je w kontekście naszych rozważań. 

Masa neutrin. Czy poruszają się z prędkością c? Do niedawna przyjmowano, że masa spoczynkowa neutrin równa jest zeru (niekiedy z dodaniem uwagi: „w granicach błędu pomiarowego”). Uzasadnienie tej tezy wbrew pozorom jest dość proste i logiczne. Gdyby bowiem masa spoczynkowa neutrina nie była równa zeru, to poruszałoby się ono wolniej niż światło. Jeśli tak, to obserwator poruszający się szybciej od neutrina, choćby minimalnie i oczywiście wolniej niż światło, po wyprzedzeniu go, patrząc tym razem do tyłu, stwierdziłby, że pozostawia za sobą antyneutrino. W samej rzeczy. Cząstka, którą wyprzedził, z jego punktu widzenia, teraz oddala się, przy czym kierunek skrętności jest zachowany, co sprawia, że staje się antycząstką. Dodajmy do tego, że neutrino wkręca się w kierunek ruchu w lewą stronę (jak śruba lewoskrętna), a antyneutrino w prawą stronę. Okazuje się jednak, że są to dwie różne cząstki, których właściwości nie mogą przecież zależeć od położenia obserwatora, to znaczy wyboru układu odniesienia. Wykazano to doświadczalnie. Przedstawione powyżej rozumowanie służy za „dowód” tego, że masa neutrina równa jest zeru, a ono porusza się z prędkością światła.

     Czy jest to jednak dowód niezbity? Co na to eksperyment? Już w roku 1995 w Los Alamos oszacowano eksperymentalnie masę neutrin na 0,5 eV – 5 eV. W 1998 r. podczas eksperymentu w urządzeniu Super-Kamiokande (Japonia) wykazano istnienie oscylacji neutrin atmosferycznych. Oscylacje neutrin są właściwie bezpośrednim dowodem na to, że neutrina posiadają masę. A co na to teoria? Otóż Model Standardowy nie przewiduje niezerowej masy neutrin. Do niedawna wprost dominowało przekonanie, że neutrina nie posiadają masy spoczynkowej, jak fotony. Nic dziwnego, że wprowadzenie ich do teorii wprost pociągnęło za sobą konieczność dokonania zmian, powiedziałbym: nieestetycznych już w samym formaliźmie teorii. Wygląda to jednak, jak sztuczne łatanie dziur i sprawia wrażenie niespójności z modelem ogólnym. Masa neutrin jest więc do dziś zagadką pomimo zgodności tego (pełzającego) opisu z eksperymentem. W ogóle, dla obowiązującej dziś teorii standardowej wyjaśnienie wielkości mas także pozostałych cząstek (dlaczego taka, a nie inna?) jest także poważnym problemem, właściwie wyzwaniem na przyszłość. Model Higgsa mimo wszystko nie odpowiada na zasadnicze pytanie: Dlaczego? Droga do zrozumienia wiedzie poprzez strukturalizację cząstek, co możliwe stało się dopiero po wprowadzeniu bytu absolutnie elementarnego (plankonu) i odkryciu dualności grawitacji. Jaka jest więc prędkość neutrin?   

Prędkość neutrin. Niezerowość masy neutrin oznaczać by miała, że ich prędkość mniejsza jest od prędkości światła. Konkluzja ta nie bardzo pasuje jednak, przynajmniej intuicyjnie, do ustalenia, że neutrino i antyneutrino, to dwie różne cząstki (w związku z przytoczonym powyżej „dowodem” na to, że neutrino porusza się z prędkością c). Czy zatem coś tu pachnie niekonsekwencją? Widocznie to, co „z braku laku” dziś uznane jest za „stan wiedzy”, stanowi właściwie tylko „modus vivendi”. Stwierdziłem to nie po raz pierwszy. Dalej podejmiemy próbę zmierzenia się z tematem. Co otrzymamy przyjmując, że neutrino porusza się szybciej niż światło? Zanim odpowiemy, zauważmy, że przytoczony powyżej „dowód” słuszny jest także dla tej sytuacji.

     Sądząc po wyniku wspomnianego wyżej doświadczalnego pomiaru masy neutrina, raczej powinniśmy zaakceptować tezę, że masa tych cząstek nie jest równa zeru. Wraz z tym jednak, obstawanie przy twierdzeniu, że ich prędkość jest mniejsza od c, prowadzi do sprzeczności z twierdzeniem, że nie może taką być. Podałem przecież „dowód” logiczny tego twierdzenia. Nie należy go lekceważyć. Jedynym wyjściem dającym szansę na rozwiązanie kwestii jest przyjęcie za dopuszczalną możliwość, że cząstki te poruszają się szybciej, niż światło. Konsekwencje tego są bardzo interesujące. To także przywróci wiarę w możliwość koherentnego opisu sprawy. 

     Wyjdźmy więc z tego założenia. Od razu zauważamy, że tylko w tym przypadku prędkość neutrina zasadniczo nie może być równa zeru względem ciał należących do naszego podświetlnego świata, nie można traktować tej prędkości jako względną. O względności ruchu można bowiem mówić wyłącznie w odniesieniu do ciał (masywnych), podświetlnych. Z tego powodu energia kinetyczna neutrin też nie może być zerowa, bo nie może być względna. Właśnie przez to, jako niezmiennicza (?), może być energią własną (i jednoznaczną) określonych neutrin, których działanie powoduje rozpady określonych cząstek – właśnie dzięki temu można neutrina wykryć. Neutrina nie posiadają cech lokalności.  

     Zatem, względność ruchu istniejąca w naszym świecie nie może dotyczyć (w naszych oczach) obiektów znajdujących się po drugiej stronie osi wyznaczonej przez niezmienniczą (i nieosiągalną... z obydwu stron?) prędkość c. Nasza względność ruchu nie dotyczy więc neutrin. W samej rzeczy. Gdyby neutrino poruszało się z prędkościami mniejszymi, niż c, możliwa byłaby sytuacja, w której względem jakiegoś obserwatora, jego prędkość byłaby zerowa. Jednak, gdyby możliwa była taka sytuacja, neutrino faktycznie nie istniałoby. Musiałoby się bowiem zdecydować, czy jest neutrinem, czy antyneutrinem. A przecież tożsamość cząstki nie może zależeć od układu odniesienia. W związku z tym zresztą cała materia w oczach nieszczęsnego obserwatora musiałaby się zdecydować na to, czy jest materią, czy też antymaterią. Czym my jesteśmy, nie mamy wątpliwości. My antymaterią staniemy się dopiero w chwili inwersji Wszechświata, za jakieś 10²⁰ lat. Oto jeszcze jedna przesłanka za tym, że neutrino porusza się szybciej, niż światło.