Protonen – Ett litet solsystem En ny syn på kärnpartiklar

Det finns många obesvarade frågor inom partikelfysiken. Om kvarkar existerar, hur
uppkommer de i så fall? Hur ser protonens inre struktur ut och vad händer under en
växelverkan med protonens syskonpartikel, neutronen. Det finns svar på alla frågor.

Protonens struktur

Den här protonmodellen bygger på att neutriner har såväl massa, laddning samt en förmåga att befinna sig i vila i tomrummet. Därför ses neutrinon i själva verket som bäraren av den svaga kraften. En neutrino kan hålla samman två kvarkar av samma laddning om den själv är av motsatt polaritet. Bilden visar protonens inre struktur. En positiv Z-kvark i mitten flankeras av tre elektronneutriner och en negativ Y-kvark med tillhörande antineutrino i ett yttre skal. Protonsystemet liknar till det yttre ett litet solsystem men där upphör också likheten för de sex partiklarna befinner sig alltid på linje och roterar utifrån Z-kvarkens laddningscentrum. Det finns ingen egentlig koppling till begreppet supersträngar men tanken går dit eftersom de enskilda partiklarna ständigt är i konjunktion. Den energisträng som därvid skapas roterar i alla riktningar med en sådan enorm hastighet att protonen framstår som en partikel.

Baspartiklarna

Kvarkarna i den här modellen bör inte förväxlas med den rådande fysikens kvarkar, reglerna stämmer inte överens. Emellertid finns även här laddningar på 1/3 och 2/3. Den tyngsta kvarken, kallad Z, har laddningen 4/3. Kvarken skapas inte genom delning utan genom sammanslagning av en X-kvark med spinn (Xs) och en X-kvark utan spinn (X). Båda dessa måste givetvis ha samma laddning vilket bildar den större Z-partikeln som alltid har spinn ½. Kvarkar med motsatt laddning kan normalt sett inte slås samman pga den elektriska repulsionen men när två spinn är likriktade eller ett spinn ställs mot en spinnlös partikel sker en spinnkoppling som har en attraktionseffekt. Detta visar vilken oerhörd betydelse spinnet har på elementarpartikelnivå.

Protonens spinnförhållande

Protonen i sin helhet har spinnet ½ vilket leder oss att analysera dess enskilda partiklar. Den tunga Z-kvarken
ger vi ett positivt spinn (+ ½) i analogi med dess laddning. Neutriner har alltid spinn ½ och vi har i kärnan tre
stycken ”negativa” neutriner med spinn (– ½) och en ”positiv” neutrino med spinn (+ ½). Summerar vi detta
hamnar vi på spinn (– ½) och vi kan då sluta oss till att protonens Y-kvark helt saknar spinn.

Den wobblande elektronen

Innan vi kan närma oss kvarkarnas tillblivelse måste vi först studera en av elektronens egenskaper. Elektronen kan vid kollisioner eller vid höga energier börja svänga (wobbla).

Ljusvågen (fotonen) har en tröskelenergi vid 1.02 MeV där fotonen delar upp sig och bildar ett elektron/positron-
par. Om energin skulle vara högre än tröskelenergin kan de bildade partiklarna råka i svängning. Det är just
denna wobbling som i de kritiska punkterna (K) kan ge upphov till ytterligare ett fenomen; kvarkbildning.

Kvarkbildning

Om den svängande elektronen delar sig vid den första kritiska punkten skapas en X-kvark och en Y-kvark. Det existerande G-vågfältet runt den accelererande elektronen (som har en droppformad struktur) gör att en mindre kvark bildas bakom den större X-kvarken.

Spinnet vid uppdelningen stannar antingen i den större X-kvarken eller i den mindre Y-kvarken. Spinnet delar
aldrig upp sig mellan kvarkarna. Delningen av elektronen ger även upphov till ett neutrinopar. Dessa neutriner
är något tyngre än elektronneutriner och benämns Myonneutriner. En av de nybildade neutrinerna kvarstannar
hos kvarkarna som därmed bildat en Pion. Två (anti)-elektronneutriner finns också med sen elektronens tid.

När elektronen delar sig vid den andra kritiska svängningspunkten sker uppdelningen i form av tre Y-kvarkar, en Kaon. Spinnet hamnar då som regel i den mellersta kvarken. Elektronens andra kritiska svängningspunkt behöver inte komma efter den första. Man bör istället se uppdelningen i tre kvarkar som en mer energikrävande händelse.

Neutronen

Protonen har en något tyngre syskonpartikel som är elektriskt neutral; Neutronen. Det som skiljer partiklarna
åt är ett nytt skal som vi placerar utanpå de övriga. Till detta skal ansluter sig en elektron i linje med övriga
partiklar men i en position så långt från protonens Y-kvark som möjligt. Den kommer därvid att med elektrosvag
kraft knyta sig till protonens antineutrino samtidigt som den attraherar den positiva Z-kvaken.

En av elektronens två tillhörande antineutriner lägger sig även den i samma skal, i linje med de övriga. Den tar
sin position närmast protonens Y-kvark, som den huvudsakligen attraherar elektromagnetiskt men även med en
viss spinnkoppling. Den överblivna antineutrinon har ingen plats i systemet utan skickas iväg. En neutron som
sönderfaller skapar ett neutrinopar ur vakuum, elektronen behåller antineutrinon och neutrinon sänds iväg*.

Stark växelverkan

I en tyngre atom med flera kärnpartiklar är Y-kvarkar inte förbundna med specifika protoner och neutroner. Det
sker ett ständigt utbyte av partiklarna i protonens yttre skal, vilket även innefattar antineutrinon. Utbytet gör att
två protoner, som borde stöta bort varandra, istället binds samman mycket kraftfullt. Denna växelverkan förlorar
dock snabbt sitt inflytande så snart avståndet mellan protonerna ökar. Neutronernas elektroner är på samma sätt
utbytbara i en atom. Det är således inte alltid samma partiklar som utgör protoner respektive neutroner.

Läs även artikeln Elementarpartiklar.

Joakim R S Nilsson

E-post Joakim

* Den rådande fysiken talar om att en antineutrino sänds iväg,

skillnaden ligger i min definition av elektronens materia.