Elementarteilchen - ein anderes Weltbild

Versuch eines Elementarteilchensystems und weitere Modelle

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Wir müssen unbedingt Raum für Zweifel lassen, sonst gibt es keinen Fortschritt, kein Dazulernen. Man kann nichts Neues herausfinden, wenn man nicht vorher eine Frage stellt. Und um zu fragen, bedarf es des Zweifelns. Richard P. Feynman, Es ist so einfach, S. 148

Teilchen-Kräfte-Modell

Aus Lichtgeschwindigkeit in Verbindung mit der kinetischen Gastheorie resultierte das Adipol als Ätherteilchen und dessen Masse (etwa Neutrinomasse); Vakuuminfluenz und Masse ergaben die Teilchendichte; das Produkte beider Größen ist von gleicher Größe wie die heute angenommene mittlere Dichte des Universums. Dieses Resultat ist zwar kein Beweis, legt aber die Existenz des Teilchens nahe.

Die Hawking-Bekenstein-Strahlung kreiert zerfallende Teilchen aus dem Vakuum in der Nähe Schwarzer Löcher (SL). Im bisher vorliegenden Bild gibt es Teilchen, Adipole, die mit dem Kern des SL (SLK) reagieren und Neutralteilchen H bilden, Teilchen ohne Eigenschaften wie Gravitationswirkung und elektrostatische Wechselwirkung. Solche Teilchen entstammen den SLK und zerfallen in einiger Entfernung vom SL in einen gravitativen Teil g, und einen antigravitativen a, womit Gravitationskraft als erste Kraft und schwere Massen entstehen

Der weitere Zerfall mit Bildung elektrischer Ladungen führt zu g+ und g-, ferner zu a+ und a-, womit Erste Ladungen und die elektrische Wechselwirkung entstehen

Damit gibt es keine elektrisch neutralen Basisteilchen.

Aber zwei freie Parameter existieren: Masse und Ladung des Teilchens. Ferner: Adipole und Gravitonen (siehe unten). Im ersten Schritt entstehen somit gravitative Massen, die aber nicht Atome mit unterschiedlichen Energieniveaus sind und damit keine "Photonen" absorbieren oder emittieren, aber in der Folge über Quarks etc. (wie in Urteilchen erläutert) zu Atomkernen und weiter zu Atomen führen. Die antigravitativen Teilchen bleiben isoliert (In der oft gezeigten glockenförmigen Darstellung des Universums vom Urknall bis zur Jetztzeit zeigt man hier gern ein Gewusel aller möglichen Teilchen, durchsetzt von Fragezeichen).

Neben den SL zählen alle Vorstufen bis zu den Atomen zur gravitativen dunklen Materie.

Aus dem H entstehen somit 4 Teilchenarten, die in der Folge miteinander reagieren. Offensichtlich sind g+g-, bei denen beide Kräfte attraktiv wirken, die stabilsten. g+g+ und g-g- werden zu g+g-, die weiter koagulieren. a-a- sind die instabilsten. Sie werden mit a+a+ zu a-a+, die als Adipole getrennt bleiben oder zu Gravitonen (siehe unten) koppeln.

Makroskopische antigravitative Körper können nicht entstehen

Ab hier folgt nun unter Beachtung der Ergebnisse des Kapitels "Gibt es ein Urteilchen" in der Folge die oft beschriebene Entwicklung hin zur Standardtheorie.

Wie Adipole antigravitativ und neutral gegenüber elektrischen Ladungen sind, so sind die Vierer-Teilchen sowohl gravitativ als auch elektrisch neutral gegenüber anderen Teilchen. Zerfallen die H-Teilchen in Teilchen mit entgegengesetzten Spins (+1; -1 Bosonen), so haben die Komponenten den Spin 1/2, Adipole dann also den Spin 1, die Vierer-Teilchen den Spin 2.

Wie aber reagieren die g+g- Dipole miteinander? Sie können vielgliedrige Ketten, Ringe, Ebenen und Würfel bilden. Der einfachste Ring besteht aus drei Dipolen, der sich um zwei Verbindungslinien faltet (Teilchen 2-6 und 3-5; Zählweise analog zum Benzolring) und Oktaederform annimmt. Damit liegt das räumliche Modell des oben eingeführten u°-Quarks vor. Zwei dieser u°-Quarks können durch Ladungsaustausch unmittelbar in uu'- oder dd'- Quark-Paare disproportionieren. Damit ist der Anschluss an das obige Kapitel "Gibt es ein Urteilchen?" gewonnen.

(Ein Analogon für längere Ketten zeigt die Biochemie, wo vielgliedrige DNS-Moleküle Teilstücke abspalten, die nach unterschiedlichsten Faltungen zu einer Vielfalt von Nukleotiden führen)

Wahrscheinlicher erfolgt die Massenbildung über Zweierstöße zu du‘ und d’u Mesonen mit mittleren Halbwertszeiten, wogegen die sogenannten Mischzustände uu‘-dd‘ extrem kurzlebig sind.

Im Endzustand sind alle verbliebenen antigravitativen Teilchen Dipole, die bei Rotation Spin und magnetisches Moment aufweisen. Sie bewirken in ihrer Umgebung Drehmomente auf andere Dipole, so wie es jeder Chemiker beim Einschalten seines Magnetrührers beobachtet. Mit diesem Teilchenbild werden Magnetkräfte bildlich auf die Elektrokraft reduziert. Anzumerken ist noch einmal, dass unmittelbar nach Zerfall des H gravitative Massen vorliegen, die aber nicht mit Strahlung, so vorhanden, wechselwirken. Qualitativ ist hier die Möglichkeit für eine Annahme "Dunkler Materie" als Vorstufe bei der Materiebildung einzusehen.

Ausgang für alle Teilchen war das H-Teilchen, das hypothetisch bei abnehmender Gravitationskraft in der Umgebung instabil wird und diese Reaktionskette einleitet. Im Falle sehr großer Gravitationskräfte, sind H-Teilchen stabil. In jenem Umfeld geschieht die Rückreaktion. Die Reaktion ist also reversibel. Solche Gravitationskräfte liegen auf oder in Schwarzen Löchern vor. Das begründet die Annahme einer Abstrahlung von H-Teilchen aus dem SL (Analogie zu Bekenstein-Hawking-Strahlung).

Die aktuellen in der FAZ am 25-April-2012 beschriebenen Ergebnisse über fehlende Dunkle Materie im Umfeld der Sonne bis zu einer Entfernung von 13000 LJ wird auf der Basis des hier gezeichneten Modells sehr leicht verständlich: Wie skizziert entstehen die H-Teilchen auf SL, entweichen in den Raum und bilden durch Zerfall neue Materie und Kraftteilchen. Alle diese Vorstufen sind Komponenten der DM. Die Sonne ist relativ weit vom Galaxienkern entfernt; in ihrem Umfeld entsteht keine neue Materie.

Nach diesem Modell liegen positive und negative Ladungen in gleicher Anzahl im Universum vor. Das Mengenverhältnis der Teilchenarten ist 1. Hier sei an die umfangreiche Untersuchungen Eddingtons, Einsteins, Diracs erinnert, wie sie ausführlich von John D. Barrow(1) beschrieben wurden. Bei einer vollendeten Physik sollen die Verhältnisse aller Elementarteilchen zueinander kleinere ganze Zahlen sein. Mit den Vorstellungen, wie sie im Abschnitt über "Urteilchen " beschrieben wurden, mit der versuchsweisen Berechnung der Nukleongewichte aus den Komponenten ist auch dort die Ermittlung des Zahlenverhältnisses gegeben.

Unverständlich bleibt zunächst, wenn man diese streng korpuskulare Beschreibung des Materieaufbaus und der Materieentstehung fortsetzt, die Darstellungen von Zerfallsbildern, wie sie in Hochleistungs-Ringbeschleunigern erzeugt werden. Ganze Teilchenschauer, wie sie bei den hochenergetischen Streuprozessen erzeugt werden, sind sicherlich nicht Bestandteile der miteinander reagierenden Teilchen. Solche Reaktionen werden heute beschrieben mit relativistischen Teilchenmassen, die letztendlich rechnerisch kinetische Energien in gravitative Massen umrechnen. Hier wird sich zeigen, dass zusätzlich andere Teilchen (g+g-) in großer Zahl in den Nukleonen, ähnlich wie in SLK, eingeschlossen sind. Die lokal große Dichte in Quarks und Baryonen stabilisiert dort deren Existenz. Erst beim Eintrag der kinetischen Energien der Stoßpartner werden der Zerfall und damit die Teilchenentstehung ausgelöst, die auch dort überwiegend zu symmetrischen Zerfällen führt. Die Erkenntnisse aus dem HERA-Experiment (2) sind dann leicht bildhaft zu deuten. Statt der Partonen kann man die nichtelektrischen uu‘-Teilchen ansehen. Werden sie von den stoßenden Teilchen, deren Energie für tief-inelastische Stöße ausreicht, getroffen, so zerfallen sie in gravitative Massen, wie sie in den Streuexperimenten gefunden werden. Die entstehenden Teilchen sind dabei "Compounds", die, wie die kleinen Zerfallszeiten zeigen, schnell zerfallen in die bekannten Quarks und Leptonen.

Bei den überlegungen zur Dichte der „Singularität“ des SLK war angenommen worden, dass sich g+ und g- ähnlich dem NaCl-Gitter anordnen. Bei g(+/-) sind das kondensierte neutrinoähnliche Teilchen mit geradem inneren Spin. Wenn auch hier die Theorie für Bose-Einstein-Kondensate anwendbar ist, dann kann für das Teilchen mit Gl.(1) aus (5) eine „Thermische de Broglie-Wellenlänge“ von 28 mm / T^0.5 ermittelt werden. Das heißt: Selbst bei leicht erhöhten Temperaturen ist die Vorstellung nicht unterscheidbarer Teilchen im Nukleon erlaubt und damit Kondensation möglich.

Bei 2,7 K beträgt die de Broglielänge 17 mm, was bedeutet, dass bei kleineren Teilchenabständen, also insbesondere bei 0.4 mm) die massiven Teilchen kondensieren. Das ist notwendig, wenn die von „schwarzen Löchern“ abgestrahlten H-Teilchen in Bereichen geringerer Gravitationskraft nach ihrem Zerfall mit Freisetzung der Kondensationswärme wieder zu Sternen kondensieren. Extrem hohe Temperaturen, wie beim Urknall heute angenommen, sind nicht notwendig.

über diesen Mechanismus könnten Teilchen massiv werden. Aber sogleich tritt die Frage auf, was eine Begrenzung der Massenzunahme nach oben verursacht. Falls die Teilchen anfangs durch Kondensation bei hohen Temperaturn wuchsen, so erreichten sie nach Abkühlung bis etwa 10E+24 K eine thermische de Broglie-Welle von etwa 1 fm, was bedeutet, dass bis zu diesem Volumen Teilchen durch Anlagern von u°u° oder g+g- Paaren kondensieren.

Umgekehrt: Mit einer Temperatur von 2K, einer Teilchendichte von 10E30 kg/m³ (wie der Kern des SL) stimmten de-Broglie Wellenlänge und ein fiktiver Teilchendurchmesser dann überein, wenn d rund 10-15 m oder 1 fm betrügen.

Wie in der Tabelle unter „Gab es ein Urteilchen“ angenommen enthalten die gedachten Oktaeder vom Elektron bis zum u°-Quark steigend (von 0 bis 3) positive und negative Positionen, die intern die Oktaeder durch Spin und elektrostatisch stabilisieren. Deswegen können die Teilchen in der Tabelle in steigender Zahl g+g- Paare aufnehmen bis wegen wachsender räumlicher Distanzen die bindende interne Kraft zu gering wird. Das Elektron ist das leichteste, das u°-Quark das schwerste Teilchen.

Dann ist aber auch bei bestimmter Temperatur und passender Aktivierungsenergie ein dynamisches Gleichgewicht von vollständigen und dissoziierten H-Teilchen so dass im Mikrobereich Massen kurzzeitig entstehen und verschwinden. Nach der Allgemeinen Relativitätstheorie ist das aber mit einer kurzzeitigen Krümmung des Raumes (Raumzeitschaum) verbunden(3).

Dieser Vorgang entspricht dem seit langer Zeit in der Chemie bekannten Prinzip von Le Chatelier, wobei die Konzentrationen der Edukte und Produkte bei Änderung der Umweltvariablen sich so verändern, dass der Änderung der Variablen entgegengewirkt wird (Beisp: Haber-Bosch-Verfahren zur Ammoniaksynthese). Der Zerfall der H-Teilchen im weiteren Umfeld des SL erzeugt neben neuer Materie und Sternen Adipole, die die lokale Konzentration bis zur Oberfläche des SL erhöhen. Bindung der Adipole dort mit der Materie des SLK erzeugt neue H, die ihrerseits wiederum entweichen. Wäre die Enthalpieänderung bei der Reaktion bekannt, so wären mittels Massenwirkungsgesetz neben der Konzentration von Adipol- (aus Lichtgeschwindigkeit!) auch die der H-Teilchen im Bereich des SL, aber auch in den großen sternfreien Leerräumen zu bestimmen.

In der Umgebung des SL ist die Konzentration der Adipole größer; daher muss dort die Permittivität εo des Vakuums größer, die Lichtgeschwindigkeit kleiner sein. Folge wäre eine Ablenkung von Lichtstrahlen, die tangential das SL passieren; eine Analogie zu gebeugten Sonnenstrahlen in der Erdatmosphäre (auch: Einstein-Ringe!).

In der Elektrostatik sind Feldstärke, elektrostatisches Potential, Energie des elektrischen Feldes mit Verwendung der Influenzkonstante εo definiert, die aber proportional zur Anzahl der Adipole mit N = 0 ebenfalls Null ist. Da aber wegen der Symmetrie Adipole und elektrische Ladungen parallel entstehen, bleibt die Feldstärke mit E = 1/4πr² * Q/εo als Grenzwert endlich.

Anzumerken ist, dass für den Zerfall der H und die Bildung neuer Massen nicht unbedingt hohe Temperaturen erforderlich sind. Auch die in der Zeit stattfindende Verdichtung zu größeren Massen wird langsam verlaufen. Erst bei noch weiterer Verdichtung mit beginnendem Sternbrennen steigen die Temperaturen an.

Letztlich führt diese Entwicklung bei ausreichender Sterngröße jenseits der Chandrasekhar-Grenze zu Supernovae, in denen neben den höheren Atomgewichten auch die exotischen Teilchen wie Hyperonen und "Resonen" entstehen, die ihrerseits über Kaonen zu Pionen zerfallen.

Eine weitere Möglichkeit:

Oben wurde erwähnt, dass elektrische Ladung und Masse des Adipols beim Zerfall des H als freie Parameter auftreten. Sind sie aber beliebig? Im Kapitel: „Gibt es ein Urteilchen, das den Teilchenzoo erklärt“ werden zwar die Massen erwähnt, aber in den folgenden Reaktionsgleichungen, die den Feynman-Graphen in den Vertices gleichen, nicht verwendet. Die Elementarladung (oder ein Sechstel) kann in der Buchhaltung zur Konstanz der Ladungen durchaus variieren, ohne dass die Gleichungen falsch würden. Dagegen sind die Massen in den Gleichungen ohne Bedeutung. Stimmt aber die Annahme der Oktaederkonfiguration, dann bestehen die Teilchen der Tabelle jeweils aus drei Dipolpaaren, was 0,0009 (oder 3 * 0,0003 eV) entspricht. Diese Ladung tragenden „Quarks“ bilden das Gerüst, das durch Anlagerung weiterer g+g-, wie geschildert, zum Endgewicht aller Teilchen der Tabelle führt. Das H selbst entspräche einem Energiepaket von etwa 0,001 eV/c².

Bei geänderter Elementarladung variiert auch die Stabilität des Grundgerüstes und damit die Zahl der angelagerten Teilchen. Quarks und Leptonen zeigten andere Massen. Dieses Bild ist nicht so fremd, wenn man an das von „virtuellen Teilchen“ umgebene Elektron der QED denkt.

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Bernhard Reddemann