Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена - возможный ключ к пониманию темной материи В.П.Незнамов РФЯЦ-ВНИИЭФ, Институт Теоретической и Математической Физики

Содержание Введение 1. Основные свойства представления Фолди - Ваутхайзена. 2.Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и киральная симметрия. 3.Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и темная материя. 4.Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и перспективы эволюции Вселенной. Заключение 2

Баланс энергий в современной Вселенной Космологические данные конца XX века показывают следующий состав Вселенной: наш мир: барионная Вселенная ; излучение - 5·10 -5 «темная» материя «темная» энергия Введение 3

Свойства темной материи и темной энергии 4

Кандидаты в частицы темной материи и темной энергии 5

1. Основные свойства представления Фолди-Ваутхайзена 6

7

8

1.1 Квантовая электродинамика в представлении Фолди-Ваутхайзена 9

10

Собственная энергия электрона Поляризация вакуума 11

Радиационные поправки к рассеянию электронов во внешнем поле 12

13

2. Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и киральная симметрия. 14

15

16

17

18

(5) 19

20

21

Уравнение непрерывности и ток частиц + Слева умножаем на Справа умножаем на 22

23

24

25

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. 26

3.Изотопическое представление Фолди-Ваутхайзена и темная материя. 27

28

29

30

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. 31

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. 32

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 - 2 Левые частицы Правые античастицы Правые частицы Левые античастицы 3 Левые частицы Левые античастицы Правые частицы Правые античастицы 1 33

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. 34

Барионная материя 100% 50% 5% 10 10% 5 15 t лет Перспективы эволюции Вселенной 2) Динамический вариант 1) Статический вариант 35

Заключение 36

Спасибо за внимание 37