Archive

Archive for the ‘Исследования’ Category

Дек
14

Структура и эволюция пылевой звезды в модели Оппенгеймера-Снайдера.  

Захид Закир [1]

Аннотация

Оппенгеймер-Снайдер (ОС) в 1939 г. нашли точное решение уравнений Эйнштейна для коллапсирующей однородной пылевой звезды при параболической скорости частиц пыли путём преобразования решения Толмана в сопутствующих координатах в решение в шварцшильдовских координатах r,t и сшивания на поверхности звезды с внешним статическим решением Шварцшильда. Однако, несмотря на постоянное цитирование статьи ОС, значение и смысл самого их решения до сих пор оставались недооценёнными и плохо понятыми, а их метод оказался забытым. В настоящей статье показывается, что именно метод ОС позволяет правильно с астрофизической точки зрения описать структуру и эволюцию пылевой звезды в целом на гиперповерхностях одновременности t=const. Приводится детальный вывод как параболического решения ОС, так и решений для гиперболической и эллиптической скоростей. Приведены графики темпа хода собственных времён и траекторий частиц r(t,R) в разных слоях, наглядно показывающие структуру пылевой звезды. При больших t не только поверхность быстро застывает вне гравитационного радиуса, асимптотически приближаясь к нему, но и частицы во внутренних слоях также застывают на определённых расстояниях от центра, а их мировые линии приближаются к своим асимптотам, быстро становясь почти параллельными мировым линиям частиц в центре и на поверхности. Это показывает, что в методе ОС картина застывшей звезды или фрозара (от frozen star) относится не только к поверхности, но и к структуре сколлапсировавшей пылевой звезды в целом. Итак, в каждый конечный момент космологического времени сколлапсировавшая пылевая звезда ОС оказывается не чёрной дырой, а фрозаром (от frozen star) – объектом с практически полностью застывшей внутренней структурой.

   PACS: 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

  Ключевые слова: релятивистские звёзды, гравитационный коллапс, чёрные дыры

Том 12, N 2,  с. 17 – 40, в1,  14 декабря 2017

Электрон.: ТФАК: 6192-044 в1, 14 декабря 2017;    DOI: 10.9751/TFAK.6192-044

Загрузить статью pdf  1.5 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Июн
05

Структура и эволюция сферической пылевой звезды.  

1. Модифицированное решение Оппенгеймера-Снайдера

Захид Закир [1]

Аннотация

  В решении Оппенгеймера-Снайдера (ОС) уравнение параболической траектории частиц r(t,R) в мировом времени t отличается от стандартного уравнения траектории в поле Шварцшильда вне и на поверхности пылевой звезды. Это — следствие того, что уравнения траектории были заданы на «гиперповерхности однородности», когда r=R при нулевом начальном моменте собственного времени во всех слоях, но эти события неодновременны и начальные моменты мирового времени t(R) отличны от нуля. Ввиду того, что структура звезды в данный момент означает определение положений всех частиц на гиперповерхности t=const, а решение ОС используется для настройки более реалистичных моделей звёзд, такая незавершённость процедуры перехода на гиперповерхность t=const приводит к искажениям физических следствий и других моделей. Предложена более последовательная реализация метода ОС, где эта проблема не возникает. Модификация состоит в фиксации начальных положений r=R при t(R)=0 и определении сдвига моментов собственного времени в разных слоях на гиперповерхностях t=const из условия соблюдения стандартного уравнения траектории. Приведены графики траекторий частиц пылевой звезды r(t,R), которые наглядно показывают внутреннюю структуру звезды при t=const. При больших t не только поверхность асимптотически приближается к гравитационному радиусу, но и мировые линии частиц во внутренних слоях также приближаются к своим асимптотам, быстро становясь практически параллельными мировым линиям частиц в центре и на поверхности. Это показывает, что картина застывшей звезды относится не только к поверхности, но и к внутренним слоям, застывающим на определённых расстояниях от центра.

   PACS: 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

   Ключевые слова: релятивистские звёзды, гравитационный коллапс, чёрные дыры

Том 12, N 1,  с. 1 – 16, в1,                     5 июня 2017

Электрон.:   ТФАК: 6000-043 в1,       5 июня 2017;    DOI: 10.9751/TFAK.6000-043

Загрузить статью pdf  0.75 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Май
01

Диффузионный механизм для малой массы составных частиц и новые перспективы для преонных моделей

Захид Закир [1]

Аннотация

     При диффузии холодного лёгкого газа в тёплом тяжёлом газе в период до релаксации тепловые скорости лёгких и тяжёлых атомов одного порядка и лёгкий газ остаётся холодным, а средние энергии его частиц приблизительно сохраняются. Описание такой консервативной диффузии аналогично формализму квантовой механики, а сама квантовая механика оказывается описанием диффузии в вакууме, где коэффициент диффузии определяется постоянной Планка делённой на массу. Рост диффузионного потока при локализации частиц ведёт к росту осмотического давления, что выявляет «микроскопический механизм» соотношений неопределённостей и позволяет выявить случаи, когда можно «обойти» запреты, налагаемые ими, в частности, решить парадокс большой массы составных частиц в преонных моделях. Если две лёгкие частицы (атомы) с разными массами начали диффундировать на расстояниях намного больше длины свободного пробега, то механизм диффузии препятствует их дальнейшему сближению и для образования составной частицы надо затратить тем больше энергии, чем меньше конечный объём локализации. Однако, если две частицы вначале находились на расстоянии меньше длины свободного пробега и за время меньше времени свободного пробега успели образовать связанное состояние (атомы соединились в молекулу), то далее эта составная частица (молекула) диффундирует так же, как другие лёгкие частицы (атомы), но с массой чуть меньше суммарной массы первоначальных частиц. В статье предложено использовать такой же механизм образования составных частиц малой массы и в диффузионной квантовой механике и затем этот механизм применён к простейшей из моделей преонов – модели ришонов.

PACS: 12.60.Rc, 12.60.Nz, 03.65.Ta, 05.30.Ch, 05.40.Jc

Ключевые слова: составные модели, техницвет, квантовая механика, консервативная диффузия

Том 11, N1,  с. 1– 11, в1,    1 мая 2016

Электрон.:   ТФАК: 5600-042 в1, 1 мая 2016          DOI: 10.9751/TFAK.5600-042

Загрузить статью pdf  0.5 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Мар
29

Конечная квантовая теория поля с вращательным квантованием и гравитационной регуляризацией

Захид Закир [1]

Аннотация

  При квантовании гармонического ротатора, вращательной моды плоского осциллятора, спектр энергий линеен по частоте и эквидистантен, но в основном состоянии нулевой энергии может не быть. Это согласуется с обобщением соотношений неопределённостей на неэрмитовые канонические пары. Квантование волн при коллективных вращениях цепочки гармонических ротаторов позволяет моделировать поля с зарядовой и калибровочной симметриями. В квантовой теории полей (КТП) при квантовании вращательных мод как гармонических ротаторов наблюдаемые полей нормально-упорядочены, а нулевая энергия и нулевой заряд вакуума не возникают. Частоты квантов есть угловые скорости вращений полевых векторов в реальном или полевом пространствах, а два знака спиральности соответствуют частице и античастице. Примеры — это фотоны с круговой поляризацией и комплексные поля. Спин и изоспины (заряды) частиц удаётся связать с их частотами как угловых моментов и спиральностей полевых векторов вращающихся в реальном или полевом пространствах. При вращательном квантовании струн нет нулевых энергий мод и конформная аномалия тогда отсутствует, так что размерность пространстве-времени и калибровочная группа не фиксируются. В КТП поля должны усредняться в малых ячейках пространства и времени, в пределах которых распределение и эволюция полей описываются классически, а на границах ячеек полевые функции сшиваются. Петлевые интегралы тогда конечны, а при уменьшении размера ячеек перенормируемые теории инвариантны (ренормгруппа с ячеечной регуляризацией). Ячейка  с планковским масштабом наименьшая из-за застывания собственных времён в гравитационном поле петли с красным смещением частот вплоть до нуля. В Стандартной Модели и квантовой гравитации петлевые вклады полей, кроме скалярного, малы и теория возмущений сходится.

PACS:03.65.Ge, 11.30.Er, 1130.Ly, 11.90.+t, 03.65.Ge, 03.70.+k,11.10.Gh, 11.10.Hi, 11.15.Ha, 11.10.Ly, 12.20.-m, 11.25.-w, 12.10.-g,

Ключевые слова: квантование, вращения, зарядовая симметрия, гармонический ротатор, квантовые поля, энергия вакуума, перенормировка, расходимости, регуляризация, струны, аномалии

Том 10, N 1, с. 1– 42, в1,          28 марта 2015

Электрон.:  ТФАК: 5200-040 в1,   28 марта 2015     DOI: 10.9751/TFAK.5200-040

Загрузить статью pdf  1.1 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Мар
28

Гравитационно-застывшие объекты и релятивистский взрыв в ОТО: фрозары, фрозоны и сверхвспышки

Захид Закир [1]

Аннотация

В общей теории относительности (ОТО) мировая линия частицы единственна и инвариантна, а собственное время и мировое время t есть лишь две параметризации одних и тех же событий на ней, что ведёт к уравнению связи между моментами собственного времени и t. Поэтому при сжатии пылевого шара собственные времена при конечных t асимптотически застывают не доходя до момента, когда поверхность могла бы пересечь гравитационный радиус. Процессы во всём объёме звезды застывают сначала в центре, а затем и в других слоях, а последней застывает поверхность вне гравитационного радиуса. Поэтому в ОТО при сжатии формируются не чёрные дыры, а фрозары (frozar от «frozen star») с гравитационно-застывшим состоянием вещества во всём объёме, где мировые линии частиц везде времениподобны и параллельны оси t и друг к другу. Образование фрозаров в ОТО демонстрируется для тонкой пылевой сферы и пылевого шара, звезды с однородной плотностью и звезды с ультрарелятивистским веществом. В реальных звёздах локальные температуры в слоях растут быстрее температуры на поверхности, а последняя растёт по t экспоненциально быстро. Чем больше масса звезды, тем больше вероятность того, что застывание произойдёт быстрее разогрева и образуется фрозар. Но чем меньше масса звезды, тем больше вероятность того, что застывание будет недостаточно быстрым, а разогрев остановит сжатие и приведёт к взрыву. В ходе сжатия значительная часть вещества окажется вблизи поверхности, где согласно ОТО физический объём сильно вырастает, а энергия сжатия трансформируется в тепло с переходом вещества в радиационно-доминированную фазу. Если звезда не успела застыть, то часть ультрарелятивистского вещества и радиации начинает быстро покидать звезду, что проявляется как релятивистский взрыв, а сам объект наблюдается как релятивистская сверхновая или гиперновая. Наблюдаемые отсутствие фрозаров с массами 2-4 масс Солнца и плоский характер спектра масс подтверждают эти предсказания теории фрозаров. Примерами релятивистского взрыва, видимо являются сам Большой Взрыв и некоторые взрывы в астрофизике с большим энерговыделением. В теории фрозаров проявилось новое явление ОТО — гравитационная кристаллизация, определяющее структуру наиболее компактных и массивных объектов в физике частиц, астрофизике и космологии. Гравитационный радиус системы из нескольких фрозаров больше радиуса каждого из них и поэтому при сближении они не смогут слиться и застывают на расстояниях больших их радиусов, образуя новое состояние вещества — гравитационный кристалл. Фрозоны — частицы планковской энергии, квантовые флуктуации которых застыли в собственном гравитационном поле — также не смогут сливаться, т.е. не будет вершин взаимодействий с фрозонами, и образуют лишь гравитационные микрокристаллы. В астрофизике сверхмассивные гравитационно-застывшие объекты в центрах звёздных скоплений, галактик и квазаров вероятно есть кристаллы из фрозаров и обычной материи. Реликтовые фрозонные и фрозарные кристаллы могли быть центрами неоднородностей, а также могли проявляться как тёмная материя. Если будет обратное сжатие, то вселенная в целом также может застыть в состоянии глобального гравитационного сверхкристалла, что и остановило бы сжатие.

   PACS: 04.20.Dg;  04.70.-s;  97.60.-s,  98.54.-h

   Ключевые слова: релятивистские звёзды, кварковые звёзды, гравитационный коллапс, чёрные дыры

[1] Центр теоретической физики и астрофизики,Ташкент Узбекистан, zahidzakir@theor-phys.org

Том 10, N 1,  с. 43 – 71, в1,                     28 марта 2015

Электрон.:   ТФАК: 5200-041 в1,       28 марта 2015;    DOI: 10.9751/TFAK.5200-041

Загрузить статью pdf  1.1 Мб

 

Авг
01

Сопутствующий расширению ньютоновский потенциал галактик и их скоплений вместо тёмной материи

Захид Закир [1]

Аннотация

   Исследовано растяжение ньютоновского потенциала (НП) в ранние эпохи и показано, что наблюдаемые эффекты, обычно приписываемые тёмной материи, могут быть объяснены таким растяжением. Рост со временем радиуса гравитационно-связанной области (ГСО) и сохранение гравитационной энергии приводят к новому сценарию, в котором значения НП сохраняются в расширяющемся объеме, тогда как в физическом объеме они растягиваются. Действительно, сохранение энергии в расширяющемся объеме требует для значений НП, чтобы они сопутствовали расширяющимся слоям. Кроме того, радиус ГСО растёт со временем из-за уменьшения скорости расширения и различные слои вокруг галактики перестают расширяться в разное время. Таким образом, чем дальше расположен слой от галактики, тем дольше он расширялся и утолщался, в то время как разность потенциалов на его границах оставалась неизменной. Это сдвигает значения НП вокруг галактики пропорционально расстоянию r и, как результат, гравитационное ускорение, от 1/r2 зависимости НП превращается в 1/r зависимость, как у центробежного ускорения. Этот факт естественно объясняет известные эмпирические факты, такие как плато в кривых вращения и зависимости скорость-масса для галактик и дисперсию скоростей в скоплениях галактик.

PACS: 95.30.Sf, 95.35.+d, 98.65.Cw, 98.62.Ck

Ключевые слова: гравитация, расширение Вселенной, кривые вращения, скопления галактик

Том 9, N 2, с. 75 – 79, в1,                      31 июля 2014

Электрон.:  ТФАК: 4960-039 в1,         31 июля 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4960-039

Загрузить статью pdf  0.3 Мб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org

Июл
31

Консервативная диффузия как физический механизм для квантовой механики и гравитации

Захид Закир [1]

Аннотация

  Приведён обзор теории консервативной диффузии и её основных применений. Исходной моделью теории является диффузия холодного лёгкого газа в тёплом тяжёлом газе в период до релаксации, когда лёгкий газ остаётся холодным, а средние энергии его частиц сохраняются. В отличие от газа Лоренца, где равны тепловые энергии лёгких и тяжёлых атомов, здесь одного порядка их тепловые скорости. Такая консервативная диффузия описывается двумя уравнениями – Гамильтона-Якоби и уравнением непрерывности, нелинейными по плотности вероятности. При введении комплексной амплитуды вероятностей уравнения линеаризуются и переходят в уравнение Шредингера, где складываются не вероятности альтернатив, а их амплитуды вероятностей. Длина свободного пробега и соответствующий импульс определяют элементарный фазовый объём и коэффициент диффузии. Теория предсказывает ряд квазиквантовых эффектов в классических системах. Формализм квантовой механики, как оказалось, описывает классическую консервативную диффузию, а сама квантовая механика есть частный случай такой диффузии в вакууме, когда элементарный фазовый объём равен постоянной Планка. Изучена также консервативная термодиффузия, связанная с ненулевым градиентом температуры среды. Её свойства, такие как снижение интенсивности флуктуаций частиц (включая красное смещение частот), дрейф частиц в область медленных флуктуаций и их диффузионное ускорение, не зависящее от масс частиц, оказались аналогичными свойствам гравитации. Это позволило отождествить гравитацию с термодиффузией в физическом вакууме. В диффузионной картине флуктуации энергии-импульса классических частиц из-за взаимодействия с вакуумом ведут к увеличению их средней энергии, что проявляется в виде квантовых явлений, а соответствующее локальное понижение плотности энергии вакуума проявляется как гравитация. Диффузионная трактовка квантовой теории тем самым ведёт и к термодиффузионной трактовке гравитации с естественным синтезом теорий обеих явлений. Обсуждены наблюдаемые эффекты, следующие из новой теории.

   PACS: 03.65.Ta, 04.20.Cv, 02.50.Ey, 05.40.Jc

   Ключевые слова: квантовые флуктуации, энергия вакуума, термодиффузия, метрика, кривизна

Том 9, N 2,  с. 55 – 74, в1,                     31 июля 2014

Электрон.:   ТФАК: 4960-038 в1,       31 июля 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4960-038

Загрузить статью pdf  0.6 Мб

Май
06

Новые эффекты в космологии: консервация частоты и интенсивности излучения прошедшего скопления галактик

Захид Закир [1]

Аннотация

    Рассмотрены эффекты консервации, следующие из выключения излучения из потока расширения при прохождении гравитационно-связанных областей (ГСО), таких как скопления галактик, и обсуждаются их наблюдательные следствия для сверхновых и реликтового фона. Консервация частоты и интенсивности излучения при многократном пересечении скоплений заметно уменьшает красное смещение z и увеличивает видимую светимость. С масштабным фактором связаны красные смещения z’ фотонов, не прошедших скопления и поэтому истинные расстояния больше, чем следуют из z. Эффекты усиливаются для удалённых объектов из-за меньших расстояний между скоплениями в ранние периоды. Для реликтового потока пересёкшего скопления эффекты ведут к консервации температуры и «потеплению» по отношению к потоку вне скопления. В результате, вместо почти стерильного реликтового потока со времени рекомбинации, имеет место обратная картина. Смешивание потоков реликтовых фотонов, многократно консервированных в ГСО ведёт к изотропности потока и потере следов возмущений от ранних эпох. Наблюдаемая анизотропия же следует из эффектов консервации при прохождении излучения в кратных слоях скоплений нашего близкого окружения. Эффекты консервации позволяют делать более точные выводы из анализа данных и ведут к пересмотру расстояний и свойств внегалактических объектов

PACS: 98.80.Es, 97.60.Bw, 98.65.Cw, 98.62.Py, 98.62.Ck, 98.62.Qz, 98.80.Jk, 98.70.Vc

Ключевые слова: космология, скопления галактик, гравитация, сверхновые, красное смещение, реликтовый фон, анизотропия

Том 9, N 1,  с. 5 – 18, в1,    6 мая 2014

Электрон.:   ТФАК: 4874-035 в1,    6 мая 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4874-035

Загрузить статью pdf 900 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Май
06

Модель закрытой вселенной с гравитацией в 4-пространстве

Захид Закир [1]

Аннотация

    Модели закрытой вселенной как тонкой 3-сферы в 4-пространстве, гравитирующей вдоль радиуса 3-сферы сформулированы в новой форме, в которой в локальной окрестности наблюдателя воспроизводится нерелятивистская динамика шара с корректным условием сохранения энергии. Получены соответствующие уравнения эволюции для пылевой материи и излучения в 3-сфере и изучены их наблюдательные следствия. Оказалось, что закрытые модели в 4-пространстве также ведут к моделям «мини-вселенной» с быстро осциллирующей кривой для зависимости модуля расстояния от красного смещения

PACS:  04.20.Cv, 98.80.-k, 98.80.Jk95.30.Sf, 97.60.Lf, 98.35.Jk, 98.54.-h, 98.80.-k, 04.60.-m   Ключевые слова: космологические модели, дополнительные измерения, красное смещение

Том 9, N 1,  с. 1 – 4, в1,    6 мая 2014

Электрон.:   ТФАК: 4874-034 в1,    6 мая 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4874-034

Загрузить статью pdf 285 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан

      zahidzakir@theor-phys.org

Май
06

Гравитация как термодиффузия в физическом вакууме

Захид Закир [1]

Аннотация

    Рассмотрено влияние вещества на плотность энергии вакуума и развита трактовка гравитации как неоднородности квантовой диффузии. Кратко изложена трактовка квантовой теории как консервативной диффузии [1], где квантовые флуктуации энергии и импульса классической частицы происходят из-за взаимодействия с физическим вакуумом. Увеличение средней энергии частицы при таких флуктуациях проявляется в виде квантовых явлений, а соответствующее локальное понижение уровня энергии вакуума на ту же величину проявляется как гравитация. Для одной частицы понижение чрезвычайно мало и в физике частиц им можно пренебречь. Однако, когда большое число частиц концентрируется в небольшом объёме, то следствия понижения энергии вакуума становятся заметными и проявляются как гравитация. Диффузионная трактовка квантовых процессов, таким образом, ведёт и к диффузионной трактовке гравитации с естественным синтезом теорий обеих явлений. Изучены новые свойства неоднородной  диффузии, связанные с локальным уменьшением уровня энергии вакуума, такие как снижение интенсивности флуктуаций частиц с замедлением темпа процессов (включая красное смещение частот), дрейф частиц в область медленных флуктуаций и их диффузионное ускорение, которое не зависит от масс частиц. Кратко обсуждаются наблюдаемые эффекты, следующие из новой трактовки.

PACS: 02.50.Ey, 03.65.Ta , 05.40.Jc Ключевые слова: квантовая механика, диффузия, броуновское движение, кинетическая теория газов 

Том 9, N 1,  с. 34 – 54, в1,           6 мая 2014

Электрон.:   ТФАК: 4874-037 в1,   6 мая 2014;    DOI: 10.9751/TFAK.4874-037

Загрузить статью pdf 570 кб


[1] Центр теоретической физики и астрофизики, Ташкент, Узбекистан       zahidzakir@theor-phys.org