7.17.4. Спин и статистики

Каждая корпускула имеет угловой момент и магнитный дипольный момент и, следовательно, кажется вращающейся вокруг оси в пространстве. В 1925 году Уленбек и Годсмит показали, что понятие "спин" дает возможность рассчитывать тонкую структуру оптического спектра с высокой степенью точности. Спиновый угловой момент электрона на атомной орбите можно легко измерить, и обнаружено, что он равен ћ/2π, где ћ – квант действия. Дирак показал, что этот спин электрона может быть объяснен в квантово-механической теории электрона. Остается, однако, проблема объяснения того, что спин электрона равен только половине кванта, а фотон имеет спин, равный единице. Кроме того, необходимо связать спин со статистиками корпускул и частиц. Паули показал, что все сущности с полуцелым спином подчиняются статистике Ферми-Дирака. Это означает, что занятие ими состояний управляется присутствием других сущностей, в то время как сущности с нулевым или целым спином могут, как совокупность тождественных единиц, занимать одно и то же состояние. Мы уже отмечали, что статистические свойства не вытекают из различия между корпускулами и частицами. Они не связаны ни с зарядом, ни с массой. Например, протоны, электроны и нейтрино – все фермионы, тогда как пионы и мюоны, несмотря на близкое сходство, являются, соответственно, бозонами (нулевой спин) и фермионами (спин половина).

Наблюдаемые данные можно легко объяснить, если мы вспомним, что действие является свойством гипарксиса, и что спин получается из комбинации действия и повторения. Нуль-векторы, ассоциируемые с δ-пучком, и служащие для представления его чувствительных или связывающих свойств, могут быть построены при помощи либо время-подобных, либо вечностно-подобных внутренних компонент. В первом случае угловой момент либо наблюдаем и в пространстве, и во времени, либо исчезает тождественно. Сущности, ориентированные таким образом, называют бозонами. Наиболее важным из них является фотон, который занимает, как мы теперь можем видеть, тот сегмент нуль-конуса, где сходятся пространство, время и гипарксис. Все корпускулы и частицы, которые могут иметь потенциальность, ориентированы в сегменте, который объединяет вечность и гипарксис. Только половина их действия наблюдаема в пространстве и времени. Это фермионы, наиболее важными из которых являются электроны, протоны и нейтроны. Складывая векторы, можно создать составное целое, имеющее спин (2n+1) ћ/2π. Они составляют атомные ядра, которые мы рассмотрим в следующей главе.

Прежде чем закончить изучение воздействия спина на корпускулы и частицы, следует отметить очень важное отношение между пионами и мюонами. Заряженный пион живет относительно долго для нестабильной простой сущности, а именно 2,6·10^-8 секунды. Затем он распадается на мюон и нейтрино с потерей огромного количества энергии, равного 66 массам электрона. Это, согласно нашей точке зрения, переход из частицы в корпускулу, а также изменение из бозона в фермион. Жизнь незаряженного пиона значительно короче, около 10^-14 секунды, а затем он распадается на пару фотонов высокой энергии. Эта реакция дает нам средства для оценки энергии, хранящейся в гипархической компоненте частицы.

У нас есть две схемы

π ^± μ^± e^± + 2 γ

и (17.1)

π ^о 2 γ

Первая реакция говорит нам о том, что гипархическое действие может преобразоваться в энергию и массу. Вторая подтверждает предположение, что бозоны существуют в области, расположенной между гипарксисом и временем. Следовательно, должна существовать правильная электромагнитная волна, связанная с пионом.

Эти рассуждения, в конце концов, наводят на мысль, что гравитация – корпускулой которой является бозон (спин 2) – должна быть в нуль-конусе и, следовательно, она распространяется, по-видимому, со скоростью света.