ПЕРИОДИЧЕСКИЙ ЗАКОН БАРИОНОВ

в гипермультиплетном формализме Периодических систематик

Краткое содержание:
новый подход к объединённой систематике элементарных частиц и атомов химических элементов,
а также к другим системам Периодических закономерностей.

Автор: Макаров Андрей Фадеевич, vostnii@kemnet.ru (указать в теме сообщения: для Макарова А.).

В настоящее время известно, что основой стабильной материи, т.е. обычного вещества, являются частицы, участвующие в сильном (ядерном) взаимодействии – адроны (барионы и мезоны), состав которых может быть представлен на основе гипотезы кварков [1]. Барионы "конструируются" из трёх кварков (В=qqq), а мезоны – из кварка и антикварка (M=qqa). Фундаментальная гипотеза кварков была выдвинута в 1964г. М. Гелл-Манном и Дж. Цвейгом для объяснения некоторых эмпирических закономерностей типа восьмеричного формализма. В моделях т.н. кварк-лептонной симметрии число кварков ограничено 6 типами, или ароматами: q = {u, d, s, c, b, t} – по числу известных элементарных частиц-лептонов, не участвующих в сильном взаимодействии. "Строительные кирпичики" атомных ядер – самые лёгкие барионы (нуклоны N): протон р+=uud и нейтрон n0=udd. Заряд кварков дробный: +2/3 или -1/3, спин J=½, и 3 "цветовых" состояния. Вокруг ядер атомов из нуклонов, "стянутых" сильным ядерным взаимодействием, находятся s-,p-,d-,f-,h-оболочки электронов обычных атомов вещества.

Все барионы в игре в "кварковый конструктор" последовательно собираются перебором сочетаний 6 ароматов кварков в тройчатки qqq – в порядке возрастания массы (u, d, s, c, b, t). При этом оказывается, что родственные частицы-барионы образуют небольшие группы-изомультиплеты. Например, дублет протона и нейтрона (р+=uud, n0=udd) в математическом формализме – это 2 дискретные проекции из пространства гиперзаряда одной частицы – нуклона (N), обладающей изоспином Т=½. Триплет сигма-гиперонов – 3 проекции: S+=uus, S0=uds, S-=dds (Т=1), дублет кси-гиперонов – 2 проекции: X0=uss, X-=dss), и синглеты: лямбда-гиперон L0=uds (Т=0), омега-гиперон W-=sss (Т=0), и т.д., что соответствует преобразованиям SU(2)–симметрии групп вращения в комплексном 2-мерном пространстве. Число частиц в каждой группе-изомультиплете определяется изоспином как 2Т+1 (аналогия с мультиплетностью терма в атомной физике 2J + 1, - по числу различных спиновых состояний). Далее изомультиплеты SU(2) объединяются в унитарные мультиплеты с SU(3)-симметрией ("вращения" в 3-мерном пространстве), образуя в восьмеричном формализме октет на плоскости координат гиперзаряд – проекция изоспина:

uud    udd

uus   uds   dds

uss     dss

             или:    

р+     n

S+   S0,L0   S-

X0    X-

В центре образуемого шестигранника одинаковая комбинация кварков uds соответствует сразу двум частицам-изомерам: S0 (1192 МэВ) и L0 (1116 МэВ) – с параллельной { } или антипараллельной [ ] ориентацией спинов кварков u, d – относительно s-кварка: S0= {ud}s и L0=[ud]s.

            Далее, при появлении в комбинациях qqq следующего, 4-го с-кварка, новые расширенные семейства частиц "проецируются" уже в трёхмерные супермультиплеты – как проекции из 4-мерного комплексного пространства SU(4)-симметрии "вращений", нарушенной в ещё большей степени, чем SU(3)-симметрия, и т.д., - до SU(n)-симметрий, объединяющих возможные комбинации первых кварков u, d и s со всё более тяжёлыми кварками с, b, t .

Основой Периодического закона химических элементов является существование разрешённых электронных оболочек для s-,p-,d-,f-,h-элементов, что впервые постулировал в начале 20 века Н.Бор в квантовой модели "планетарного" атома Э.Резерфорда. При этом наблюдается яркая аналогия химических свойств в группах элементов. Например, все щелочные (щелочноземельные) металлы, имеющие на внешней s-орбитали 1 (2) электронов, формально можно рассматривать как один Li-подобный (Ве-подобный) s-элемент, находящийся в разных "возбуждённых" состояниях.

Основа формальной систематики барионов в кварковой модели – существование семейств-мультиплетов "родственных" частиц-проекций, получаемых "вращениями" в пространстве групп унитарной симметрии SU(n). Для каждой частицы-проекции данного кваркового состава возможны "возбуждённые" состояния (резонансы), по аналогии с "возбуждением" одинаковых атомов. Однако, периодического закона кварковых систем, аналогично Периодическому закону химических элементов Д.И.Менделеева, до настоящего времени не принято. В свою очередь, "симметричный" подход к семействам химических элементов – как различным "мультиплетным проекциям" из пространства "гиперзаряда" – так же не принят.

Но рассмотрим все возможные кварковые комбинации расширенного нуклон-гиперонного u,d,s-ароматного мультиплета в порядке возрастания "атомной" массы (МэВ): p+ =uud (938), n =udd (940), S+ =uus (1189), S0 =uds (1192), S- =dds (1197),  X0 =uss (1315), X- =dss (1321), W-=sss (1672). Их восемь. Если бы общий спин кварков {sss} J=3/2 мог быть в "основном" состоянии (W- ~ [ss]s), то все члены мультиплета имели бы спин J =1/2. Зададим соответствие между 8 комбинациями кварков и 8 химическими элементами второго периода (LiBeBCNOFNe):

N+ = uud

 

Li

N0 = udd

 

Be

S+ =uus

 

B

S0 =uds

(L0=uds)

C

S- =dds

 

N

X0 =uss

 

O

X- =dss

 

F

(W-) ~sss

 

Ne

При этом отмечается некая странная, но устойчивая аналогия. Электроположительным металлам Li, Be, заполняющим s-подуровень – соответствует дублет нуклонов N+-N0: (p+- n0 или их резонансов N1+ = D+, N10 = D0). Химическая триада В–С–N с последовательным заполнением трёх гантеле-образных р-орбиталей неспаренными электронами (правило Гунда [2]) – соответствует триплету S+S0S- -гиперонов. Электроотрицательному дублету О–F – сопряжённый к нуклонам дублет кси-гиперонов X0X-, расположенный на противоположной грани "восьмеричного" шестиугольника:

          

Li    Be

В      С      N                         О     F

 

Û

 

р+     n

S+   S0,L0   S-

X0    X-

Наконец, "завершенному" инертному газу-неону – соответствует "завершённая" ароматосимметричная кварковая комбинация W-~sss. Отметим, что диагональные (полярные) атомы шестигранника образуют наиболее устойчивые "квазизавершённые" структуры: Li+F=LiF, Be+O=BeO, B+N=BN, изоэлектронные удвоенному атому центрального углерода – С2, т.е. инертному газу Ne. Соответствующие им кварковые реакции "энергонасыщенных" пар диагональных комбинаций N+(uud) + X-(dss), N0(udd) + X0(uss), S+(uus) + S-(dds) – так же обладают удвоенным ароматом центрального "атома" (uds)2...

            Далее. Третий ряд таблицы Д.И.Менделеева, также состоящий из 8 элементов, от натрия – к аргону, фактически "дублирует" второй, и в кварк-атомном соответствии запишется для возбуждённых состояний: химических аналогов 2-го периода и (спиновых) резонансов уже рассмотренных возможных комбинаций трёх первых кварков u, d, s:

N2+

(uud)**

Na

N20

(udd)**

Mg

S1+

(uus)*

Al

S10,L10 (uds)*

Si

S1-

(dds)*

P

X10 

(uss)*

S

X1-

(dss)*

Cl

W-

(sss)

Ar

            Но в 4-ом периоде Супертаблицы дополнительно появляются 10 химических элементов с заполнением 3d-подуровня. И это соответствует появлению тройчаток комбинаций u,d,s-кварков с новым с-кварком. Электроположительные дублеты металлов 1-2 группы с заполнением соответствующего s-подуровня от К–Са  и далее: RbSr, CsBa, FrRn – по прежнему соответствуют нуклонным резонансам (радиальным или спиновым): N3+N30, N4+N40, N5+N50, N6+N60, и т.д. Аналогично, р-элементы 4-го периода – так же соответствуют "старшим" резонансам u,d,s-ароматного мультиплета (резонансы – тоже частицы!):

N3+

(uud)***

К

N30

(udd)***

Са

S2+

(uus)**

Ga

S20, L20 (uds)**

Ge

S2-

(dds)**

Ar

X20

(uss)**

Se

X2-

(dss)**

Br

W1-

(sss)*

Kr

Новые 10 химических d-элементов соответствуют 10 возможным с-содержащим кварковым комбинациям: uuc, udc, ddc, usc, dsc, ssc, ucc, dcc, scc, ccc – в порядке возрастания "атомной" массы:

Sс++

uuc

Sc

Sс+, Lc+

udс

Ti

Sс0

ddc

V

XscS+,XscA+

usc

Cr

XscS0,XscA0

dsc

Mn

Sc0

ssc

Fe

Xcc++

ucc

Co

Xcc+

dcc

Ni

Scc+

scc

Cu

(C++)

ccc

Zn

Как и раньше, разноароматным комбинациям кварков типа udс, usc и dsc – соответствуют "структурные изомеры", - по аналогии с {ud}s =S0 и [ud]s =L0. (Для отличия изомеров типа {us}c = XscS+ и [us]c = XscA+ друг от друга и от других X-гиперонов – введены нижние индексы присутствия s,c-кварков, и символ S или A – для обозначения параллельности или анти-параллельности спинов первых двух кварков по отношению к с-кварку).

Все d-элементы, соответствующие с-кварковым структурам, – металлы. Как и раньше, существование триплетов, дублетов и синглетов – как проекций изоспина мультиплетов – отражает особенности заселения электронных уровней в атомах. Например, триплет Sс++Sс+Sс0 – отражает начало заполнения 3d-подуровня [3]: вместо дальнейшего "нормального" заполнения 4-го уровня после К–Са (N3+N30) – начинает вдруг заполняться "забытый" 3d-уровень, и в триаде ScTiV последовательно появляются 3 электрона на 3d-орбиталях (правило Гунда). Дублет Xsc+Xsc0 – характеризует первый случай "вырывания" электрона с 4s-подуровня у Cr для более "экономичного" порядка заполнения 3d-подуровня, с последующим возвращением его на своё место у Mn. Дублет CrMn – следствие химического родства этих близковалентных элементов. Железо Fe – ферромагнетик аномальной электронной структуры – соответствует синглету Sc0 =ssc, дублет Xcc++Xcc+ – соответствует "изоспиновым близнецам" Со–Ni, весьма схожих в химическом отношении. В триаде FeCoNi только железо имеет максимальную степень окисления +6 (соли-ферраты), тогда как кобальт и никель максимально трёхвалентны.  Синглет Scc+ =scc – соответствует атому меди Сu  и отражает второй случай "вырывания" электрона с 4s-подуровня. Наконец, завершает u,d,s,c-мультиплет ароматосимметричная комбинация С++~ссс, соответствующая "квазизавершённому" атому Zn, у которого заполнение d-подуровня завершено.

По аналогии существования супермультиплета барионов с нарушенной SU(4)-симметрией [4], химические s-,p-элементы 2-го периода и d-элементы 4-го периода (за исключением "завершённых" элементов) должны образовывать 3-мерный супермультиплет. И они его образуют, конечно; это 16-плет в пространстве возможных проекций "изоспина" s-,p-,d-элементов таблицы Д.И.Менделеева (не приводится в связи с экономией места, но конструкция красивая).

Далее. 5-ый период таблицы Д.И.Менделеева, начиная с 37 элемента (рубидий Rb) по 54 элемент (ксенон Xe) включительно фрактально-симметрично дублирует 4-ый период, за что отвечают соответствующие барионные резонансы.

Далее. В 6-ом периоде феноменологической Супертаблицы, после Сs и Ва (нуклонные резонансы) появляются лантан и лантаноиды (f-элементы), соответствующие возможным сочетаниям уже рассмотренных кварков u,d,s,c с новым b-кварком в тройки комбинаций. Всего возможно 15 комбинаций кварков u,d,s,c в тройчатки с присутствием b-кварка: uub, udb, ddb, usb, dsb, ssb, ucb, dcb, scb, ccb, ubb, dbb, sbb, cbb и bbb. Именно столько и существует лантаноидов в таблице Д.И.Менделеева (элемент третьей группы La + 14 f-элементов). Но химия f-элементов (14шт.) мультиплету с b-кварком (15шт.) соответствовать не может. Согласно принципу запрета Паули 15-ый электрон на f-орбиталях будет лишним. Для систематики барионов необходима 1 дополнительная клетка на месте химических f-элементов. Тогда ароматосимметричная конструкция В- ~bbb – будет соответствовать полному заполнению электронами f-уровня на 70-ом "квазизавершённом" элементе иттербии Yb, а с 71-го d-элемента лютеция Lu – начинается планомерное заселение 5d-подуровня (до ртути Hg), соответствующего резонансам с с-кварком. Аналогично, 7-ой (незаконченный) период таблицы Д.И. Менделеева, соответствующий атомам-резонансам 6-го периода (и актиноидам), - очередная "проходящая" ступенька фрактальной симметрии Супертаблицы.

Наиболее эвристичной будет последовательность вариантов сочетаний рассмотренных u,d,s,с,b-кварков в тройчатки с последним, t-кварком. Их возможно всего 21 (20+1): uut,  udt, ddt, ust, dst, sst, uct, dct, sct, cct, ubt, dbt, sbt, cbt, bbt, utt, dtt, stt, ctt, btt, ttt. Последний спиноароматосимметричный барион T++~ttt – соответствует последнему "квазизавершённому" h-элементу. По-видимому, эффекты "размывания периодичности" для h-элементов и последнего t-мультиплета барионов будут проявлены в наибольшей степени.

 

ТАКИМ ОБРАЗОМ, в основе "ароматной" систематики барионов лежат возможные комбинации сочетаний кварков шести ароматов в тройки – в порядке увеличения массы, что можно представить схемой "треугольника ароматов":

uuu

      uud  udd  ddd

           uus  uds   dds   uss  dss  sss

               uuc  udc  ddc   usc  dsc  ssc  ucc  dcc scc  ccc

                    uub  udb  ddb  usb  dsb  ssb  ucb dcb scb  ccb ubb dbb sbb cbb bbb

                         uut   udt   ddt   ust   dst  sst   uct  dct   sct  cct  ubt  dbt  sbt  cbt  bbt  utt  dtt  stt  ctt  btt  ttt

Количество членов "ароматных" мультиплетов барионов определяется в комбинаторике диагональю значений биномиальных коэффициентов Сnk из т.н. треугольника Паскаля: 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36,… Например: u-ароматный мультиплет содержит лишь 1 член (uuu); в d-мультиплете – 3 члена (uud, udd, ddd); в s-мультиплете – 6; в с-мультиплете - 10; в b-мультиплете – 15; в t-мультиплете – 21, - всё в порядке увеличения "атомной" массы.

Треугольник u-,d-,s-,c-,b-,t-ароматов – это "скелет" Супертаблицы, а правило построения следующее: перед каждой строкой нового аромата – дублируется предыдущий блок в новом "резонансном" состоянии (см. Приложение). Такое иерархическое дублирование – разновидность фрактальной симметрии, имеющей место в структуре длинного варианта таблицы Д.И.Менделеева, где "резонансы" – дублирование химических аналогов в периодах (см. Приложение).

 

ВЫВОДЫ:

Все барионы (и их резонансы) образуют Периодическую таблицу, во многом аналогичную структуре Периодической системы химических элементов (точнее – наоборот, т.к. атомная таблица – отражение законов симметрии более фундаментальных кварковых систем):

1. Постулировано существование расширенных "ароматных" мультиплетов барионов (и резонансов), практически совпадающих с "естественными" мультиплетами химических элементов. При этом u,d-кварковые комбинации соответствуют химическим s-элементам; u,d,s-комбинации – р-элементам; u,d,s,cd-элементам; u,d,s,c,bf-элементам; u,d,s,c,b,t – неоткрытым h-элементам. Завершению s-электронной оболочки соответствует ароматосимметричный синглет ddd ~D- (Не), p-оболочки – sss ~W- (Ne), d-оболочки – ссс++ (Zn), f-оболочки – bbb ~ В- (Yb), h-оболочки – ttt ~ Т++.

2. Количество членов "ароматных" мультиплетов барионов определяется в комбинаторике диагональю значений биномиальных коэффициентов Сnk из т.н. треугольника Паскаля: 1, 3, 6, 10, 15, 21, 28, 36,… Например: u-ароматный мультиплет содержит лишь 1 член (uuu); в d-мультиплете – 3 члена (uud, udd, ddd); в s-мультиплете – 6 (uus, uds, dds, uss, dss, sss); в с-мультиплете - 10 (uuc, udc, ddc, usc, dsc, ssc, ucc, dcc, scc, ccc); в b-мультиплете – 15 (uub, udb, ddb, usb, dsb, ssb, ucb, dcb, scb, ccb, ubb, dbb, sbb, cbb и bbb); в t-мультиплете – 21 (uut, udt, ddt, ust, dst, sst, uct, dct, sct, cct, ubt, dbt, sbt, cbt, bbt, utt, dtt, stt, ctt, btt, ttt); и т.д., - в порядке увеличения "атомной" массы.

3. Изомультиплетный, восьмеричный, супермультиплетный и "ароматный" формализм распространяется на группы химических элементов. Например, дублет LiBe – это 2 разные проекции на ось валентности одного хемо-нуклона, триплет В–С–N – это 3 разные проекции одного хемо-гиперона S, дублет О–F – это 2 разные проекции одного хемо-гиперона  X, а атомы с завершёнными электронными оболочками – проекции ароматосимметричных хемо-синглетов.

4. Дублирование фрактально-симметричных периодов элементов таблицы Д.И.Менделеева – отвечает существованию резонансов (спиновых и радиальных) соответствующих барионов. Например, дублет NaMg – как "возбуждённое" состояние дублета LiBe – соответствует "возбуждению" пары D-резонансов N2+N20; триплет AlSiP – как "возбуждёние" триплета В–С–N – соответствует резонансам S1-гиперонов: S1+, S10, S1- ; дублет SCl – как "возбуждёние" дублета OF – соответствует резонансам X1-гиперонов: X10, X1- и т.д.

5. Электромагнитное поле атомов и его переносчики взаимодействия (фотоны) – должны соответствовать в кварковой модели барионов переносчикам сильного взаимодействия (глюонам, глюболам); волновые функции атомов – волновым функциям барионов с нелинейным "цветовым" удержанием кварков; "бесцветность" адронов – неделимости атома. Аналогично принципиальной ненаблюдаемости "цветных" кварков в квантовой хромодинамике (КХД), когда все попытки выбивания "цветных" кварков из адрона приводят к образованию "бесцветных" пар кварк-антикварк, хемо-кварки – столь же ненаблюдаемы, и попытки "разбить атом" – приводят к появлению других частиц (е-, р+, n0). Очевидно и то, что атом не является механической суммой составляющих элементов, атом – ИНОЕ, это резко синергетическая (нелинейная) объект-система, несводимая к совокупности свойств составных частей (е-, р+, n0).

 

ПРОБЛЕМЫ.

"Проблема 1-го элемента": что соответствует элементу №1 - водороду H ?

Ответ связан с существованием "забытого" квартета D-резонансов со спином J=3/2 и четырьмя проекциями его изоспина Т=3/2: D++ ={uuu}, D+ ={uud}, D0 ={udd}, D- ={ddd} все спины трёх "цветных" кварков в D-резонансах параллельны (J=3/2), в отличие от р+ =uud и n0 =udd в основном состоянии (J=1/2). В приложении дана Таблица, совмещающая барионные и химические мультиплеты. Цена такого совмещения – несколько пустых клеток в систематиках барионов и атомов. Но возможно ли физическое существование "инертного газа" (uuu~D++) легче гелия (ddd~D-)? – Возможно, здесь уместна аналогия с диамагнитными парами электронов в металлах или растворах.

            Вторая проблема – это проблема "последнего элемента": означает ли завершение последнего h-подуровня – конец Периодической таблицы химических элементов и конец кварковым мультиплетам ароматов u,d,s,c,b,t? – Возможно, да.

            Третья проблема – какое химическое соответствие имеют "структурные изомеры" в каждом триплете гиперонов типа  S0 ={ud}s и L0=[ud]s? – Вероятно, это связано с двумя характерными валентностями (гибридизацией) хемо-гиперонов С, Si, Ge, Sn, Pb и пр., например: СО, СО2, SiO, SiO2, PbO, PbO2, и т.п.

            Четвёртая проблема – откуда кварковым структурам "известно" о химических свойствах атомов? – По-видимому, это связано с родством симметрий, порождающей и кварковые, и атомные системы элементов из соответствующих пространств "гиперзаряда".

 

            ПУТИ РАЗВИТИЯ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

            1. Первое прикладное направление: сопоставление волновых функций атомов и волновых функций соответствующих им трёхкварковых систем. Какие преобразования волновой функции атома в основном состоянии соответствуют т.н. асимптотической свободе кварков внутри "адронного мешка"? Как потенциал ионизации атомов соответствововать порогу конфайнмента (удержания кварков глюонным полем)? – Ответы и подходы к проблемам нелинейной КХД могут быть столь неожиданными, сколь "неожиданна" сама кварк-химическая симметрия. Но вряд ли целесообразно сомневаться в физическом существовании атомов на основе нуклонов и электронов (а не хемо-кварков), как вряд ли возможна атомная (а не кварковая) структура барионов.

            2. Второе прикладное направление – предполагает повсеместное распространие Периодических систематик в Природе. Например, двухкварковые мезоны М=qqa, состоящие из пар кварк-антикварк, образуют аналогичные мультиплеты восьмеричного формализма:

uud    udd

uus   uds   dds

uss     dss

             или:    

р+     n

S+   S0,L0   S-

X0    X-

 

Û

K+    K0

p+   p0,h0   p-

Ka0    Kа-

 

или:

usa    dsa

dаu   p0,h0   uad

das     uas

 

Û

Li    Be

В      С      N

О     F

 

где восьмеричный октет состоит из триплета p-мезонов, дублета К-мезонов и его анти-дублета; "структурные изомеры" в центре шестигранника – p0,h0-мезоны – отличаются лишь способом "смешивания" волновых функций образующих их пар кварк-антикварк. Завершает u-,d-,s-мезонный мультиплет синглет кварк/анти-кварк h10 = ssa (волновая функция которого также частично "смешивается" с p0, h0). Очевидно, что ароматосимметричным "завершённым" барионам: uuu, ddd, sss, ccc, bbb, ttt в мезонном варианте Таблицы соответствуют нейтральные мезоны с т.н. скрытым ароматом: uua dda, ssa, cca, bba, tta. Аналогично происходит и резонансное "дублирование" периодов (спиновое и радиальное возбуждение). Хотя члены "ароматных" мультиплетов мезонов располагаются в Таблице уже не в строгом порядке увеличения "атомной" массы, но симметрия совмещённой Таблицы адронов (барионы+мезоны) при этом сохраняется. Отметим, что возможна и альтернативная классификация мезонов с сохранением структуры Таблицы.

Другим примером естественного проявления периодичности может быть порядок заполнения уровней в оболочечной модели ядер атомов, где наибольшей устойчивостью, как известно, обладают завершённые ("магические") ядра, содержащие "магические" числа протонов или (и) нейтронов на заполняемых оболочках: 2, 8, 20, 50, 82, 126. Модель ядерных оболочек строится по аналогии с моделью электронных оболочек в атомах, но энергетическая схема и специфика заполнения s-,p-,d-,f-,… уровней в оболочечной модели несколько иная.

Известно, например, соответствие ритмической структуры таблицы Д.И.Менделеева ритмической (частотной) структуре музыкального ряда [5]. Барионный u-,d-,s-мультиплет ароматов – это октава звукоряда: uud – "до", udd – "ре", uus – "ми", uds – "фа", dds – "соль", uss – "ля", dss – "си", а резонанс D+={uud} – "до" следующей октавы. Таким образом, резонансы D+={uudD0={udd} – это частотные гармоники нуклонов: р+=uud и n0=udd. Аналогично, возможны естественные звукоряды из 11 нот и т.п. По-видимому, периодические закономерности системогенеза – как реализация и эволюция абстрактных "чистых симметрий" на материальном плане – существуют и на молекулярном, биологическом, социальном уровнях, и во всей окружающей Природе (системный изоморфизм ВСЕГО – ВСЕМУ в рамках Общей теории систем ОТС [5]). Основа возможных симметрий – это "магия цифр"[5]. Например, выделенные цифры в формализме ОТС: 3,7,1 и их "взаимопорождаемость" – причина выделения симметрий на их основе ("и тройка, семёрка, туз…"). Требуется: поверить алгеброй групп – гармонию периодичностей.

            ГИПОТЕЗА: "системные" и "мультиплетные" подходы – эквивалентны. Подобно тому, как изомультиплеты химических элементов объединяются в s- p- d- f- h-мультиплеты, объединяемых в "ароматные" супермультиплеты периодов, объединяемых Гипермультиплетом-таблицей, всякая объект-система, обладающая свойством "существовать" и свойством полноты – это иерархическая "матрёшка" вложенных друг в друга мультиплетов составных частей. Например, таблица Д.И. Менделеева – это Гипермультиплет проекций вращения в N-мерном пространстве одного пра-атома. Другими словами, идеальная объект-система состоит лишь из иерархического повторения самой себя, т.е. не из чего, кроме самой себя, "вещь в себе". Однако для реализуемых объектов абсолютная симметрия всегда оказывается несколько нарушенной. Системный и гипермультиплетный формализмы – взаимодополняемы.

            3. Третье прикладное направление – развитие формализма кварк-лептонной симметрии и идей т.н. суперсимметрии на химическом и др. уровнях самоорганизации. Аналогично тому, как три поколения кварков (u, d), (c, s), (t, b) в теориях "Великого объединения" дополняются тремя поколениями лептонов (электрон, мюон, таон и их близнецы-нейтрино), хемо-кварковые структуры должны дополняться хемо-лептонами. Возможно, это соответствует существованию "слабых" биополей у химически организованных открытых биосистем (растения, животные, человек). Развитие идей суперсимметрии на других уровнях эволюции и системогенеза, возможно, создаст новые конструктивные подходы к Теории ВСЕГО – фундаментального единства всех сил и многообразия Природы. Например, согласно известному антропному принципу из космологии [6], в реализуемой Вселенной существует "тонкая подстройка" фундаментальных физических констант под экстремум максимального (синергетического) многообразия наблюдаемых в ней явлений. Известны вычисления, согласно которым любое изменение фундаментальных констант с, G, h или размерности пространства означает катастрофическое упрощение (деградацию) возможных структур и допустимых каналов эволюции данной вселенной. По-видимому, синергетическое правило отбора свойства "существовать" для возможных вселенных и экстремума многообразия различных объект-систем лежат в основе универсального принципа наименьшего действия (принцип "экономии сил"), а т.н. принцип Оккамы: "не умножать сущностей без надобности" – выражение философского принципа "ВСЁ или НИЧЕГО". Закон космической лени Творца: максимум разнообразия миров при минимуме затраченных усилий. По-видимому, в рецепте "Большого взрыва" приготовления нашей Вселенной наряду с взаимосогласованной "подстройкой" фундаментальных физических констант с, G, h под размерность пространства-времени (от 3+1) при минимальном наборе законов сохранения были заложены и сопряжённые с ними наиболее эффективные типы симметрии (каналы) эволюции многообразных иерархических и изоморфных объект-систем.

 

1.      Наумов А.И. Физика атомного ядра и ЭЧ. –М.: Просвещение, 1984.

2.      Физическая химия. Под ред. Краснова К.С. М.: Высшая школа, 1982, с. 38.

3.      Некрасов Б.В. Курс общей химии. М.: Химиздат. 1961, с. 221.

4.      Л.Валантэн. Субатомная физика: ядра и частицы. М.: Мир., 1986, Т.2, с. 196.

5.      Система, симметрия, гармония. Под ред. Тюхтина В.С. М.: Мысль, 1988.

6.       Шкловский И.С. Проблемы современной астрофизики. М.: Наука, 1982, с. 220-223.


Краткое содержание:
новый подход к объединённой систематике элементарных частиц и атомов химических элементов,
а также к другим системам Периодических закономерностей.

Автор: Макаров Андрей Фадеевич, vostnii@kemnet.ru (указать в теме сообщения: для Макарова А.).

ПРИЛОЖЕНИЕ

В табл.1 на основании "треугольника ароматов" приведены первые 4 группы барионов по u-, d-, s-, c- кварковым ароматам.

Таблица 1- Схема "лестничного" чередования ароматов в систематике барионов.

u-аромат

d-аромат

s-аромат

с-аромат

 

 

 

 

триплеты

дублеты

 

триплеты

дублеты

 

дублеты

 

 

Uuu

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uuu*

uud

udd

ddd

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р

uud*

udd*

ddd*

uus

uds

dds

uss

dss

sss

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Е

Р

 

 

uus*

uds*

dds*

uss*

dss*

sss*

uuc

udc

ddc

usc

dsc

ssc

ucc

dcc

scc

ccc

З

 

Е

 

Р

 

 

 

 

 

uuc*

udc*

ddc*

usc*

dsc*

ssc*

ucc*

dcc*

scc*

ccc*

О

 

 

З

 

Е

 

 

 

 

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

О

 

 

З

 

 

 

 

Е

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

Н

 

 

 

 

О

 

 

 

 

З

 

 

 

 

 

Ы

 

Н

А

 

 

 

 

 

 

НА

 

 

 

 

О

 

 

 

С

 

 

С

 

Н

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

Н

 

Н

 

 

 

Ы

 

 

СЫ

 

 

 

 

 

СЫ

 

 

 

 

 

А

 

 

 

 

 

Под каждой ступенькой лестницы u-, d-, s-, c- кварковых ароматов вертикально сверху – вниз располагаются резонансы. В структуре Таблицы предусмотрено поочерёдное чередование спиновых и радиальных резонансов. Например, для столбца резонансов протона р+= uud : 1-ый резонанс uud1- возбуждение спина (D+=uud*), 2-ой резонанс uud2 – радиальное возбуждение, 3-ий резонанс – "старший" спиновой резонанс, 4-ый – "старший" радиальный и т.д.

            Отметим, что интерпретация резонансов как "возбуждения" основных частиц – в известной мере противоречит концепции т.н. "ядерной демократии" – равноправия всех элементарных частиц. Кроме того, для спиноароматосимметричных "завершённых" барионов: D++ = {uuu}, D- = {ddd}, W- = {sss}, С++ = {ссс}, В- = {bbb}, T++ = {ttt} (спин J=3/2) их "основные" состояния со спином J=1/2: [uu]u, [dd]d, [ss]s, [cc]c, [bb]b, [tt]t – по-видимому, неизвестны.

            Далее, для наглядности совмещения с привычной таблицей Д.И.Менделеева в табл.1 все /спино/ароматосимметричные "завершённые" комбинации (за исключением uuu-) запишем в правом крайнем ряду – нулевой группе – по аналогии с инертными газами  в  д л и н н о п е р и о д н о м  варианте. Отметим, что правильнее представлять Таблицы (по отдельности или совместно) не на 2-мерной плоскости, а в 3-мерном пространстве. Если в Декартовой системе координат по вертикальной оси "Z" откладывать "ароматы" (для адронов: u,d,s,c,b,t; для атомов: s-,p-,d-,f-орбитали), то плоскость "ХУ" разбиваем на необходимое количество "ароматных" секторов, имитирующих появление новых "ароматных" мультиплетов при движении вверх по оси "Z". В общем случае, размерность N-мерного пространства Таблицы должна соответствовать количеству "ароматов" мультиплетной Систематики +1 дополнительная размерность – ось "атомной" массы.

 

 

 

Таблица 2 – Объединённая Таблица атомов и барионов.

 

 

u

d-аромат

s-элементы

с-аромат

d-элементы

s-аромат

р-элементы

 

О-группа

завершённые элементы

u

d

dd

c-триплеты

sc-дублеты

 

сс-дублеты

 

s-триплеты

ss-дублеты

d

s

c

b

t

 

0

[uuu]

?

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

uuu1

D++

?

uud

p+

(Н)

udd

n0

?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ddd]

?

Не

 

 

 

 

 

2

uuu2

D++1

?

uud1

D+

Li

udd1

D0

Be

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uus

S+

B

uds

S0

C

dds

S-

N

uss

X0

O

dss

X-

F

ddd1

D-

Не1

[sss]

?

Ne

 

 

 

 

3

uuu3

D++2

?

uud2

N+2

Na

udd2

N02

Mg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

uus1

S+1

Al

uds1

S01

Si

dds1

S-1

P

uss1

X01

S

dss1

X-1

Cl

ddd2

D-1

Не2

sss1

W-

Ar

 

 

 

 

4

uuu4

D++3

?

uud3

N+3

K

udd3

N03

Ca

uuc

Sс++

Sc

udc

Sс+

Ti

ddc

Sс0

V

usc

Xsc+

Cr

dsc

Xsc0

Mn

ssc

Sc0

Fe

ucc

Xcc++

Co

dcc

Xcc+

Ni

scc

Scc+

Cu

uus2

S+2

Ga

uds2

S02

Ge

dds2

S-2

As

uss2

X02

Se

dss2

X-2

Br

ddd3

D-2

Не3

sss2

W-1

Kr

[ccc]

?

Zn

 

 

 

5

uuu5

D++4

?

uud4

N+4

Rb

udd4

N04

Sr

uuc1

 

Y

udc1

 

Zr

ddc1

 

Nb

usc1

 

Mo

dsc1

 

Tc

ssc1

 

Ru

ucc1

 

Rh

dcc1

 

Pd

scc1

 

Ag

uus3

S+3

In

uds3

S03

Sn

dds3

S-3

Sb

uss3

X03

Te

dss3

X-3

I

ddd4

D-3

Не4

sss3

W-2

Xe

ccc1

C++

Cd

 

 

 

6

uuu6

D++5

?

uud5

N+5

Cs

udd5

N05

Ba

  B

 

 La

udc2

 

Hf

ddc2

 

Ta

usc2

 

W

dsc2

 

Re

ssc2

 

Os

ucc2

 

Ir

dcc2

 

Pt

scc2

 

Au

uus4

S+4

Tl

uds4

S04

Pb

dds4

S-4

Bi

uss4

X04

Po

dss4

X-4

At

ddd5

D-4

Не5

sss4

W-3

Rn

ccc2

C++1

Hg

[bbb]

?

Yb

 

 

7

uuu7

D++6

?

uud6

N+6

Fr

udd6

N06

Ra

 B1

 

 Ac

udc3

 

Rf

ddc3

 

Db

usc3

 

Sg

dsc3

 

Bh

ssc3

 

Hn

ucc3

 

Mt

dcc3

scc3

 

 

 

 

 

 

 

 

ccc3

 

bbb1

B-

No

 

 

8

 

 

 

   T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ttt]

?

9

 

 

 

  T1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ttt1

Т++

 

Условные обозначения:

            В – мультиплет b-аромата: uub, udb, ddb, usb, dsb, ssb, ucb, dcb, scb, ccb, ubb, dbb, sbb, cbb.

            Тмультиплет t-аромата: uut, udt, ddt, ust, dst, sst, uct, dct, sct, cct, ubt, dbt, sbt, cbt, bbt, utt, dtt, stt, ctt, btt.

            [uuu], [ddd], [sss], [ccc], [bbb], [ttt] – неизвестные ароматосимметричные состояния со спином J= ½.

            ? – отсутствие известного бариона или химического элемента.

            Нижние цифровые индексы кварковых комбинаций обозначают порядок их возбуждения (резонансы).