[论文解读] On the General Properties of Matter

Mário Everaldo de Souza|arXiv (Cornell University)|Nov 30, 1992

Relativity and Gravitational Theory参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文提出一种新颖的第五种力——称为‘超弱力’——它支配宇宙结构的形成，并解释宇宙膨胀动力学、星系形态以及重子质量谱。该力被建模为与中子与质子比的平方成正比的简谐势，将其与其他基本相互作用统一，并通过六种基本力成对统一的统一框架，预测了一个闭合宇宙、夸克禁闭以及螺旋星系旋臂的形成。

ABSTRACT

By means of a general classification of the different kinds of matter of nature form a chain from the world of the subatomic particles to the large bodies of the universe, the galaxies. Then, it proposes a new baryonic force for the universe that is the fifth force which has been proposed in the literature. It explains the universal expansion itself and shows why the expansion must be slowing down at present. This force depends on the ratio of the number of neutrons to the number of protons. Its potential for the Universe is a well. At the bottom of the well the potential is of the form $kx^2$, where $x$ is the separation among the bodies under consideration. It is suggested that Nature has six fundamental forces which are unified in pairs and, therefore, reduced to three at $t=0$. The condition for having a closed universe is found. This new force, called superweak force in this paper, explains also the evolution of galaxies and shows how the arms of spiral galaxies(including barred spirals) are formed. The variation of the Hubble constant with time is shown. It is shown that quarks are formed of prequarks which may be the true elementary particles. The paper also gives a physical explanation for quark confinement. The energies of baryon states are calculated in a simple manner. The paper proposes the existence of four more bosons, one for the superweak interaction and three for the superstrong interaction. The six figures will be sent by mail upon request.

研究动机与目标

• 通过提出六种基本力（成对统一）来统一自然的基本力，使在 t=0 时简化为三种力。
• 通过一种依赖于中子与质子比的新重子力，解释宇宙膨胀减缓的观测现象。
• 提供夸克禁闭的物理机制，并利用简谐势模型推导重子态能量。
• 通过所提出的超弱力的动力学解释螺旋星系和棒旋星系的形成。
• 预测四种新玻色子的存在——三种用于超强相互作用，一种用于超弱相互作用——从而扩展粒子物理的标准模型。

提出的方法

• 提出一种新的重子力——超弱力，其势能与物体间距离的平方成正比（V ∝ kx²），该关系源自中子与质子比。
• 应用简谐振子势模型描述重子的基态能级，从而实现重子质量的简便计算。
• 引入一个统一框架，其中六种基本力由三组基本相互作用成对构成，使在 t=0 时简化为三种力。
• 将中子与质子比作为关键参数，用以确定超弱力在宇宙尺度上的强度与行为。
• 基于超弱力的动力学及其对宇宙膨胀的影响，推导出哈勃常数的时间变化。
• 预测存在四种新玻色子：一种用于超弱相互作用，三种用于超强相互作用，以传递新力。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何通过一种新的基本力解释宇宙膨胀减缓的观测现象？
• RQ2 夸克禁闭的物理机制是什么？它能否从更深层的力结构中推导出来？
• RQ3 螺旋星系和棒旋星系是如何形成的？这能否通过一种新的长程重子相互作用来解释？
• RQ4 中子与质子比在塑造大尺度宇宙结构动力学中起什么作用？
• RQ5 能否通过源自新基本力的简谐势模型准确预测重子质量谱？

主要发现

• 依赖于中子与质子比的超弱力，为宇宙膨胀减缓的观测现象提供了机制。
• 超弱力的势能形式在极小值处为 V ∝ kx²，表明存在一个简谐阱，可稳定宇宙结构。
• 本文通过简单的简谐振子模型推导出重子态能量，提供了一种预测重子质量的新方法。
• 预测存在四种新玻色子——三种用于超强相互作用，一种用于超弱相互作用——扩展了标准模型的规范结构。
• 基于超弱力的强度与中子与质子比，推导出闭合宇宙的条件。
• 螺旋星系和棒旋星系的形成被解释为超弱力在星系尺度上长程作用的动力学结果。