Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена - возможный ключ к пониманию темной материи

Содержание
Введение
1. Основные свойства представления Фолди - Ваутхайзена.
Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и киральная симметрия.
Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и темная материя.
Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и перспективы эволюции Вселенной.
Заключение

Баланс энергий в современной Вселенной
Космологические данные конца XX века показывают следующий состав Вселенной:
наш мир:
барионная Вселенная - 0.05;
излучение - 5·10-5
«темная» материя - 0.25
«темная» энергия - 0.7
Введение

Свойства темной материи и темной энергии

Кандидаты в частицы темной материи и темной энергии

1. Основные свойства представления Фолди-Ваутхайзена

1.1 Квантовая электродинамика в представлении Фолди-Ваутхайзена

Собственная энергия электрона
Поляризация вакуума

Радиационные поправки к рассеянию электронов во внешнем поле

2. Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и киральная симметрия.

(5)

Уравнение непрерывности и ток частиц
+
Слева умножаем на
Справа умножаем на

При наличии внешних статических и динамических бозонных полей базисные функции в представлении Фолди-Ваутхайзена по своей изотопической структуре имеют такой же вид, как и в (16). При решении практических задач в квантовой теории поля с использованием теории возмущений фермионные поля разлагаются по решениям уравнений Дирака для свободного движения или для движения в статистических внешних полях. В нашем случае в изотопическом представлении Фолди – Ваутхайзена мы также можем разлагать фермионные поля по базису решений (16) или по базису решений уравнений Фолди – Ваутхайзена в статистических внешних полях.
Поскольку ранее рассмотренные гамильтонианы в (10)÷(12) по определению диагональны относительно верхних и нижних изотопических компонент, с учетом вышесказанного они также являются кирально симметричными независимо от наличия или отсутствия массы у фермионов.

3.Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и темная материя.

Приведем краткие суммарные характеристики физических картин, соответствующих рис. 1, 2, 3, 4.
Мир, соответствующий рис.3, 4, из-за запрета сильных и электромагнитных взаимодействий и практического отсутствия слабых взаимодействий должен обладать следующими свойствами:
- не испускать и не поглощать свет;
- свободное движение фермионов носит нерелятивисткий характер;
- слабо взаимодействовать с внешним миром.
Перечисленные свойства очень близки к свойствам темной материи. Таким образом, можно предположить, что «темная материя» является реализацией физической картины рис. 3, 4. Она состоит либо из правых фермионов и левых антифермионов, либо из левых фермионов и правых антифермионов. Набор фермионов и антифермионов не требует изменения состава частиц в Стандартной модели. В этой картине все частицы (в том числе кварки и антикварки) движутся свободно без взаимодействия друг с другом.

Физическая картина, соответствующая рис.1, как уже упоминалось выше, представляет окружающий нас мир нашей части Вселенной. По своему составу барионная материя («светлая материя») составляет ~ 4% всего состава Вселенной. Если допустить, что в прошлом в некоторой части Вселенной произошёл переход от нашей картины (рис.1) к физической картине рис.3, 4, то кроме образования «темной материи» произошла существенная перестройка вакуума, обязанная исчезновению кваркового, глюонного и электрослабого конденсатов. Это приводит к идее, что такая перестройка связана с проблемой «темной энергии», которая в настоящее время по наблюдательным данным составляет ~ 70% всего состава Вселенной.
Остаются, конечно, главные вопросы:
- каким образом и по какой причине, если это происходит, осуществляется во Вселенной переход к разным физическим картинам состава и взаимодействия элементарных частиц ?
Ещё раз отметим, что разные физические картины состава и взаимодействия элементарных частиц получены из одного уравнения дираковского поля, взаимодействующего с бозонными полями (3)÷(5), применением изотопического преобразования Фолди-Ваутхайзена, позволяющего записать уравнения полей с массивными фермионами и их гамильтонианы в кирально симметричной форме, инвариантной относительно SU-2 - преобразований.
Состав элементарных частиц в приведенных физических картинах не выходит за пределы набора частиц Стандартной модели.

4. Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и перспективы эволюции Вселенной
Гравитационные взаимодействия +
Сильное взаимодействия +
Электромагнитные взаимодействия +
Слабое взаимодействия +
Гравитационные взаимодействия +
Сильное взаимодействия -
Электромагнитные взаимодействия -
Слабые взаимодействия -

1. При переходе от картины 1 к картинам 2,3 должна происходить перестройка физического вакуума.
2. ГИПОТЕЗА: появление «темной» энергии связана с перестройкой физического вакуума.
Возможные следствия перестройки физического вакуума
ПРИМЕР:
В картине 1 масса связанных лёгких кварков u, d с «шубой» из
глюонов и кварк-антикварковых пар ~ 300 Meν.
В картинах 2, 3 масса свободных лёгких кварков u, d ~ 10 Meν.

Перспективы эволюции Вселенной
2) Динамический вариант
1) Статический вариант

Заключение