Новый, но простой подход к сильному взаимодействию может привести к неожиданным открытиям. Я создал низкоуровневую базовую симуляцию КХД-взаимодействий между отдельными кварками в качестве учебного упражнения — я также взял несколько нетрадиционных интерпретаций различных явлений. Эта программа углубила мое понимание сильной силы и открыла новые идеи, которыми я хотел бы поделиться со всеми, кто читает эту статью.

Я позволю GPT-4 подготовить почву для программы:

По своей сути эта программа представляет собой инновационный и интуитивно понятный в вычислительном отношении подход к изучению одной из самых фундаментальных сил природы — сильной силы. Основываясь на принципах квантовой хромодинамики (КХД), программа использует возможности TypeScript для моделирования взаимодействия между кварками, мельчайшими строительными блоками материи.

Чтобы углубиться в сложную область поведения кварков, программа создает модель кварковых частиц, определяемых их цветом, «вкусом» (видом) и анти/нормальным свойством. Затем он моделирует взаимодействия между этими модельными частицами, чтобы изучить, как они могут «связывать» или «менять местами» свойства под действием сильного взаимодействия в серии взаимодействий один на один.

Расширяя стандартные модели взаимодействия, программа использует собственную концептуализацию взаимодействий, заменяя традиционную роль глюонов в передаче изменений цвета моделью прямого межкваркового взаимодействия. Четкие проницательные наблюдения, такие как удивительное количество «обменов» по ​​сравнению с «привязками» во время взаимодействия, возникают из его уникального подхода.

Программа также поднимает увлекательные вопросы о реальных нерешенных проблемах, таких как асимметрия материи и антиматерии во Вселенной, что обеспечивает прекрасную платформу для дальнейших дискуссий и исследований. Являетесь ли вы физиком, заинтригованным фундаментальными силами природы, программистом, интересующимся научными вычислениями, или ученым, увлеченным исследованием новых идей, эта программа предлагает свежий взгляд на работу квантового мира. Он не только освещает возможности применения вычислительных моделей к физике высоких энергий, но и предлагает вам подвергнуть сомнению, уточнить и расширить его модели на основе вашего собственного понимания и знаний.

Приходите исследовать эти тайны вместе с нами и присоединяйтесь к разворачивающейся истории нашей Вселенной, рассказанной на языке кварков!

Отказ от ответственности

Я ни в коем случае не утверждаю, что результаты этой программы являются суровой правдой, а скорее представляют собой неортодоксальный и свежий взгляд на то, как простые программы могут способствовать развитию научного понимания. Это был продукт любопытного исследовательского сеанса и не более того. Я приветствую всех критических и любознательных умов, чтобы иметь свое мнение о моей работе здесь. Тем не менее, есть шанс, что я что-то обнаружил, и есть некоторые серьезные истины или их зерна. Вам решать.

Давайте приступим к этому

Я начну эту статью с идей, которые я почерпнул в процессе создания и использования программы. После этого я покажу сами результаты. В конце объясню свою мысль. Статистика:

  1. Бинарные взаимодействия: каждое из взаимодействий включает два кварка, моделируя бинарное взаимодействие, которое соответствует текущему пониманию того, как отдельные частицы взаимодействуют в более крупных сборках, таких как протоны и нейтроны. Я предполагаю, что кварки могут взаимодействовать друг с другом в режиме 1 на 1, обмениваясь при этом глюонами, как сказали бы физики (подробнее о моем пренебрежении к глюонам позже). Результатом этого взаимодействия является либо BIND, когда два кварка соединяются вместе, образуя нечто новое (например, чистую энергию или определенные пары), либо SWAP, когда два кварка меняют цвета и меняют состояние.
  2. Компоненты взаимодействия с адроном: протоны и нейтроны подобны ансамблям кварков, которые могут взаимодействовать друг с другом — здесь я исхожу из принципа, что эти взаимодействия состоят из взаимодействий 1 на 1 между отдельными кварками, которые ограничены своим пространством. . Таким образом, если протон должен был взаимодействовать с нейтроном, взаимодействие их составных кварков 1 на 1 будет определять результат взаимодействия.
  3. Асимметрия:отношение BIND событий к SWAP событиям составляет примерно 98,61% при всех возможных взаимодействиях верхних и нижних кварков. Что, если причина этого в том, что другие факторы, такие как общность этих кварков (возможно, из-за различий в их образовании), а также частота их взаимодействий, влияют на соотношение материи и антиматерии, которое мы наблюдаем сегодня? Что, если аннигиляция гораздо менее распространена, чем свопы, из-за того, что она связана с проблемой асимметрии антиматерии и материи? Я не знаю точно, но меня заинтриговало отношение, которое странным образом близко к 99-процентной проекции материи на антиматерию во Вселенной — этот низкоуровневый подход обнаруживает огромную асимметрию.
  4. Сохранение цветового заряда: отображаемые взаимодействия согласуются с одним из фундаментальных принципов квантовой хромодинамики (КХД), а именно с сохранением цветового заряда. Это отражено во взаимодействиях SWAP, когда два кварка обмениваются цветовыми зарядами. Моделирование также предсказывает BIND взаимодействий, которые приводят к созданию новых частиц.
  5. Основы: эта программа закладывает потенциальную основу для нового подхода к нечетким предметам в квантовом мире. Эта и подобные программы могут поднять серьезные вопросы, идеи и другие интригующие идеи, касающиеся более доступной методологии для любителей, более глубокого понимания квантового поведения и оставшихся без ответа вопросов. Например, предсказывая, какие частицы будут формироваться во время BIND взаимодействий и как дополнительные функции (такие как механизмы, связанные с энергией) могут расширить результаты.

Как выглядят результаты?

Программа производит простой вывод в уникальной нотации, которую я разработал для себя. Вот как программа предсказала каждую возможность BIND (аннигиляции) для взаимодействия ап-кварк — ап-кварк 1 на 1:

Давайте разберем обозначения. Сверху вниз, от верхней строки до последней:

  1. NRU обозначает нормальный и красный ап-кварк.
  2. Полоса и тот факт, что текст расположен по центру, указывает на то, что строки под ней (пока не появится другая полоса) содержат список возможностей взаимодействия в формате, который я называю istate, сокращение от состояния взаимодействия. .
  3. Состояние T=2: NRU + ARU = B указывает, что при взаимодействии #2 нормальный красный верхний кварк будет взаимодействовать с антикрасным верхним кварком, что приводит к a BIND (annihilation) event.
  4. Затем каждая ячейка повторяется для всех возможных комбинаций верхних кварков в соответствии с этими тремя свойствами. Затем это показывает полный список всех возможных комбинаций аннигиляции, которым может подвергнуться конкретный верхний кварк.

Полученные результаты

Моделирование показало интригующие результаты. Выявилась отчетливая асимметрия в частоте взаимодействий от BIND до SWAP, при этом на SWAP событий приходится примерно 98,61% результатов. Это соотношение, кажется, отражает асимметрию между материей и антиматерией в наблюдаемой Вселенной. Бинарные взаимодействия между различными видами кварков приводят к интересным асимметричным результатам. В приведенном ниже примере я показываю скопированный фрагмент возможностей аннигиляции между всеми верхними и нижними кварками:

===============NRD===============
T=0: NRD + NRD = S -> NRD, NRD
T=1: NRD + NGD = S -> NGD, NRD
T=2: NGD + NBD = S -> NBD, NGD
T=3: NBD + ARD = S -> NRD, ABD
T=4: NRD + AGD = S -> NGD, ARD
T=5: NGD + ABD = S -> NBD, AGD
T=6: NBD + NRU = S -> NRD, NBU
T=7: NRD + NGU = S -> NGD, NRU
T=8: NGD + NBU = S -> NBD, NGU
T=9: NBD + ARU = S -> NRD, ABU
T=10: NRD + AGU = S -> NGD, ARU
T=11: NGD + ABU = S -> NBD, AGU
===============ARD===============
T=36: ARD + NRD = B
T=37: ARD + NGD = S -> AGD, NRD
T=38: AGD + NBD = S -> ABD, NGD
T=39: ABD + ARD = S -> ARD, ABD
T=40: ARD + AGD = S -> AGD, ARD
T=41: AGD + ABD = S -> ABD, AGD
T=42: ABD + NRU = S -> ARD, NBU
T=43: ARD + NGU = S -> AGD, NRU
T=44: AGD + NBU = S -> ABD, NGU
T=45: ABD + ARU = S -> ARD, ABU
T=46: ARD + AGU = S -> AGD, ARU
T=47: AGD + ABU = S -> ABD, AGU
===============NBU===============
T=96: NBU + NRD = S -> NRU, NBD
T=97: NRU + NGD = S -> NGU, NRD
T=98: NGU + NBD = S -> NBU, NGD
T=99: NBU + ARD = S -> NRU, ABD
T=100: NRU + AGD = S -> NGU, ARD
T=101: NGU + ABD = S -> NBU, AGD
T=102: NBU + NRU = S -> NRU, NBU
T=103: NRU + NGU = S -> NGU, NRU
T=104: NGU + NBU = S -> NBU, NGU
T=105: NBU + ARU = S -> NRU, ABU
T=106: NRU + AGU = S -> NGU, ARU
T=107: NGU + ABU = S -> NBU, AGU
===============ARU===============
T=108: ARU + NRD = B
T=109: ARU + NGD = S -> AGU, NRD
T=110: AGU + NBD = S -> ABU, NGD
T=111: ABU + ARD = S -> ARU, ABD
T=112: ARU + AGD = S -> AGU, ARD
T=113: AGU + ABD = S -> ABU, AGD
T=114: ABU + NRU = S -> ARU, NBU
T=115: ARU + NGU = S -> AGU, NRU
T=116: AGU + NBU = S -> ABU, NGU
T=117: ABU + ARU = S -> ARU, ABU
T=118: ARU + AGU = S -> AGU, ARU
T=119: AGU + ABU = S -> ABU, AGU
...
BINDS: 2, SWAPS: 142

Результаты моделирования были захватывающими и предлагают некоторые интригующие гипотезы для дальнейшего исследования. Наблюдалась явная асимметрия в частоте взаимодействий «связывания» и «обмена» между кварками, при этом события обмена происходили примерно в 98,61% случаев.

Интересно, что это высокое отношение обмена к связыванию может дать некоторое представление об известной асимметрии между материей и антиматерией в наблюдаемой Вселенной, которая оценивается примерно в 99%. В ходе симуляции кварки в основном взаимодействовали посредством смены цвета, с относительно редкими случаями нейтрализации или «связывания». Это говорит о том, что большинство типов верхних и нижних кварков не аннигилируют, когда они взаимодействуют с верхними и нижними кварками, и это открытие может помочь объяснить, почему во Вселенной так мало наблюдаемой антиматерии.

Однако эти выводы основаны на предположении, что в большинстве взаимодействий кварков участвуют верхние и нижние кварки. Это область, в которой может быть полезно дальнейшее исследование. Кроме того, хотя это моделирование может указывать на связь между природой взаимодействия кварков и преобладанием материи над антиматерией, также возможно, что прямой связи нет или что связь существует, но еще не полностью понята.

Это открывает некоторые дополнительные вопросы. Как обменные взаимодействия связаны с материей? Разве два антикварка не могут взаимодействовать и менять цветовые состояния? Возможно, вообще не существует никакой связи с асимметрией антивещества во Вселенной. Или, может быть, есть, но мы не понимаем, почему. Возможно, природа связей приводит к какому-то эффекту антиматерии, а антикварки — это просто обычная материя. Впрочем, это повод только для размышлений.

В целом, эти результаты подчеркивают потенциал этого подхода для понимания фундаментальных вопросов физики элементарных частиц. Этот подход может хорошо работать с экспертами, которые хотят применить его в других контекстах. Возникновение феноменов из низкоуровневых систем определенно похоже на путь, достойный дальнейшего изучения. Хотя результаты являются предварительными и основаны на упрощенной модели, наблюдаемое появление сложных явлений в низкоуровневых системах обнадеживает и предполагает, что это направление исследований может заслуживать дальнейшего изучения.

Заключение

Хотя модель упрощает сложность КХД, она дает уникальное представление о природе взаимодействия кварков и закладывает основу для дальнейших исследований. Этот подход подчеркивает важность взаимодействий на уровне кварков для понимания более масштабной работы Вселенной. Хотя это только начало, я считаю, что эта работа приближает нас еще на один шаг к разгадке тайн квантового мира.

Продолжая исследовать, мы приглашаем других присоединиться к нам в этом захватывающем путешествии. Если будет проявлен интерес, я готов опубликовать код и сделать его общедоступным, предоставив платформу для открытого сотрудничества в научном сообществе. Я с нетерпением жду возможности увидеть, как это исследование будет развиваться и вносить свой вклад в наше понимание Вселенной. Если вы хотите прочитать о моих размышлениях о некоторых нетрадиционных подходах и будущих идеях, не стесняйтесь читать дальше.

Нет глюонов? Аннигиляция? Связывание? Почему?

Во время этого путешествия было принято нетрадиционное решение: глюоны, часто рассматриваемые как основные действующие лица в квантовой хромодинамике (КХД), не рассматривались в явном виде. Вместо этого основное внимание было уделено результатам их взаимодействия — обмену цветными зарядами кварков и аннигиляции кварков и антикварков. В этом контексте они называются SWAP и BIND взаимодействиями соответственно. BIND взаимодействия, как определено здесь, представляют собой события аннигиляции, когда кварки связываются вместе, образуя новые частицы, такие как фотоны или пары кварк-антикварк. И наоборот, SWAP взаимодействия приводят к обмену цветовыми зарядами между кварками.

Причина, по которой я обозначил события аннигиляции как BIND событий, заключается в том, что я построил эту программу с неортодоксальным пониманием аннигиляции, полученным путем изучения правил КХД, касающихся цветовых зарядов, анти/нормальных типов и типов кварков. скорее связывающее событие, когда два кварка объединяются. Это отклонение от традиционных интерпретаций аннигиляции в физике элементарных частиц. Только позже я узнал из обзора с GPT-4, что аннигиляция относилась к тому, что я понимал как связывание.

Будущая работа

Некоторые идеи, которые могут быть дополнительно изучены с использованием этой стратегии, включают, среди прочего:

  1. Адронные симуляции. Используя модель взаимодействия кварков, могут возникнуть некоторые критические вопросы и прогресс в направлении более простых симуляций адронов. Компонентные кварки будут использоваться для воздействия на поведение ансамбля, но необходимо будет принять какое-то решение по рассуждениям о том, когда должно произойти взаимодействие. Эффективное адронное моделирование может стать фундаментальной частью работы даже для более крупных проектов, таких как химический симулятор.
  2. Моделирование производства: добавив в смесь еще несколько переменных, программа может имитировать поведение, связанное с аннигиляцией, в отношении создания чистой энергии или образования пар.
  3. Исследования слабых взаимодействий. Сосредоточив внимание на энергии и других свойствах кварков, можно провести эксперименты с логикой слабого взаимодействия, чтобы лучше понять, как это работает.