Введение. 
Динамика преонов и структура кварков и лептонов

Представления о структуре вещества постоянно изменяются, по мере накопления данных и развития теории. В 1869 году, когда Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон [1], химические элементы считались состоящими из атомов, но сами атомы не имели структуры. После того, как в 1897 г Томпсон открыл электрон [2], появились первые модели атомов, состоящих из смеси частиц, обладающих положительным и отрицательным электрическим зарядом [3]. В 1911 г Резерфорд, на основе своих опытов по рассеянию альфа и бета частиц на атомах предположил, что положительный заряд сосредоточен в малой области, которую он назвал ядром, а отрицательный заряд находится на периферии системы [4]. В результате, в 1913 году возникла планетарная модель атома Бора-Резерфорда [5], на основе которой в 1919 г Зоммерфельд построил теорию атома с эллиптическими орбитами электронов [6].

Модель Бора-Зоммерфельда позволяла полностью описать атомные спектры, а также объяснить все основные эксперименты в области атомной физики на основе классических представлений о движении электронов вокруг ядра с дополнительным условием квантования орбит. Но уже в 1926 году Эрвин Шредингер предложил новую теорию строения атомов, в которой электрон был представлен волновой функцией [7]. Таким образом, в новой квантовой теории электрон лишился орбиты, а правило квантования стало неотъемлемой частью модели атома Шредингера.

Параллельно с развитием квантовой теории развивались и представления о строении атомного ядра. В 1921 г Резерфорд выдвинул гипотезу, что в составе ядра должны быть нейтральные частицы, которые осуществляют прочное сцепление зарядов ядра. Эта гипотеза блестяще подтвердилась в 1932 году, когда Чедвик открыл новую элементарную частицу — нейтрон. В том же году Иваненко предположил, что открытая Чедвиком частица является составной частью ядра, наряду с альфа-частицами и протонами [8].

В последующие годы неоднократно обсуждался вопрос о глубокой аналогии в строении атома и атомного ядра [9]. Согласно теории атомных и ядерных оболочек [10−11], периодические закономерности в атомах и атомных ядрах объясняются, принципом Паули, который применяется отдельно в отношении электронов и нуклонов, заполняющих ядерные и электронные оболочки соответственно. Казалось бы, что теория строения атома и атомного ядра была завершена, однако в ней недоставало важного звена — объяснения самих ядерных сил.

В этой связи были предприняты беспрецедентные по масштабу и широте охвата исследования, которые привели к открытию многочисленных частиц — адронов, участвующих в сильных взаимодействиях. В моделях квантовой хромодинамики, которые используются для моделирования адронов и атомных ядер [12−15], нуклоны представляются как составные частицы, состоящие из кварков и глюонов.

В работах [16−18] сформулирована модель метрики адронов, удовлетворяющая основным требованиям физики элементарных частиц и космологии, а также рассмотрена динамика кварков, взаимодействующих с полем Янга-Миллса. Получены результаты по магнитным моментам барионов, согласующиеся с экспериментом с высокой точностью. В работе [19] рассмотрено применение модели динамики кварков к моделированию энергии связи нуклонов в атомных ядрах. Выведено уравнение энергии связи нуклонов в зависимости от содержания кварков. Показано, что кварки в ядрах образуют оболочки, аналогичные электронным оболочкам. В работе [20] развита объединенная модель электронных и ядерных оболочек, в которой электроны и кварки представляются как составные частицы, состоящие из элементарных частиц преонов [21−25]. Показано, что в такой модели наблюдается симметрия ядерных и электронных оболочек.

В настоящей работе исследована динамика преонов в метрике адронов и лептонов. Показано, что основные свойства вещества определяются универсальными закономерностями, справедливыми в широкой области масштабов от молекул и атомов до кварков и преонов. Отметим, что существуют оригинальные подходы к моделированию метрики и структуры элементарных частиц [27−31]. Предложенная ниже модель отличается, прежде всего, тем, что кварки и лептоны рассматривается как сложные системы, состоящие из преонов, обладающих собственной динамикой в пределах метрики частиц. Таким образом, вопрос о происхождении электрического заряда переносится на нижестоящий уровень организации материи в недостижимую для эксперимента область масштабов.