Примерно 40 лет назад в Рочестерском университете были начаты эксперименты по рассеянию поляризованных по спину протонов на поляризованных мишенях, состоящих из протонов. Впоследствии все это направление в теории элементарных частиц получило название спиновая физика.
Рис. 28. Экспериментальные данные по торсионному взаимодействию поляризованных нуклонов в зависимости от взаимной ориентации их спинов. Горизонтальные стрелки показывают направление и величину (толщина стрелки) торсионного взаимодействия. Вертикальная стрелка указывает направление орбитального момента рассеиваемой частицы.
Основной результат, полученный спиновой физикой состоит в том, что при взаимодействиях на малых расстояниях (порядка 10-12 см.) спин частиц начинает играть существенную роль. Было установлено, что торсионные (или спин-спиновые) взаимодействия определяют величину и характер сил, действующих между поляризованными частицами (см. рис. 28).
Рис. 29. Суперпотенциальная энергия, полученная из решения уравнений вакуума. Показана зависимость от ориентации спина мишени: а) - взаимодействие протонов и поляризованного ядра при re/rN = -2, rN/rs = 1,5; б) - то же, для нейтронов при re/rN = 0, rN/rs = 1,5. Угол q отсчитывается от спина ядра до радиуса-вектора, проведенного в точку наблюдения.
Характер обнаруженных в эксперименте торсионных взаимодействий нуклонов оказался настолько сложным, что поправки, вносимые в теорию, сделали теорию бессодержательной. Дело дошло до того, что теоретикам недостает идей для того, чтобы описать новые данные эксперимента. Этот «ментальный кризис» теории усугубляется еще и тем, что стоимость эксперимента в спиновой физике растет по мере его усложнения и в настоящее время приблизилась к стоимости ускорителя, что привело к материальному кризису. Следствием такого положения вещей явилось замораживание финансирования строительства новых ускорителей в некоторых странах.
Выход из сложившейся критической ситуации может быть только один - в построении дедуктивной теории элементарных частиц. Именно эту возможность предоставляет нам теория физического вакуума. Решения ее уравнений приводят к потенциалу взаимодействия - суперпотенциалу, который включает в себя:
rg - гравитационный радиус,
re - электромагнитный радиус,
rN - ядерный радиус и
rs - спиновый радиус,
отвечающие за гравитационные (rg), электромагнитные (re), ядерные (rN) и спин-торсионные (rs) взаимодействия.
На рис. 29 приведены качественные графики суперпотенциальной энергии, полученные из решения уравнений вакуума.
Из графика видна сильная зависимость взаимодействия частиц от ориентации спинов, что и наблюдается в экспериментах спиновой физики. Конечно, окончательный ответ будет дан тогда, когда будут проведены тщательные исследования, основанные на решениях вакуумных уравнений.
3.6. Скалярное электромагнитное поле и передача электромагнитной энергии по одному проводу.
Уравнения вакуума, как это и положено уравнениям единой теории поля, переходят в известные физические уравнения в различных частных случаях. Если мы ограничимся рассмотрением слабых электромагнитных полей и движением зарядов с не слишком большими скоростями, то из уравнения вакуума (B.1) последуют уравнения, подобные уравнениям электродинамики Максвелла. Под слабыми полями в данном случае понимаются такие электромагнитные поля, напряженность которых удовлетворяет неравенству Е, Н << 10-16 ед. СГСЕ. Такие слабые электромагнитные поля встречаются на расстояниях порядка r >> 10-13 см. от элементарных частиц, т.е. на таких расстояниях, где действие ядерных и слабых взаимодействий становится незначительным. Можно считать, что в нашей повседневной жизни мы всегда имеем дело со слабыми электромагнитными полями. С другой стороны, движение частиц с не слишком большими скоростями означает, что энергии заряженных частиц не слишком велики и, из-за недостатка энергии, они не вступают, например, в ядерные реакции.
Если ограничится случаем, когда заряды частиц постоянны (е = const), то слабые электромагнитные поля в теории вакуума описываются векторным потенциалом (так же, как и в элекгродинамике Максвелла), через который определяются шесть независимых компонент электромагнитного поля: три компоненты электрического поля Е и три компоненты магнитного поля Н.
В общем случае потенциал электромагнитного поля в вакуумной электродинамике оказывается симметричным тензором второго ранга, что порождает дополнительные компоненты у электромагнитного поля. Точное решение уравнений вакуумной электродинамики для зарядов, у которых е № const, предсказывает существование нового скалярного электромагнитного поля вида: