CC BY
45
УДК 537.8
Высикайло Ф.И.
Эквивалентные функциональные свойства массы и энергии при их радиальных пульсациях в 4D пространстве — времени1 Часть 2. Кулоновский радиальный пульсар.
Новый тип ядерного реактора
Высикайло Филипп Иванович, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Московский радиотехнический институт РАН (Москва), ФГБНУ «Технологический институт сверхтвердых и новых углеродных материалов» (Троицк).
E-mail: [email protected]
Аналитически исследуется обобщённый 4D радиальный пульсар, пульсирующий между квантово-кулоновским и гравитационным «зеркалами». В новом качестве подтверждается идея А. Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии. Эквивалентность проявляется в аналогичной функциональности в процессах пульсаций «излишней» энергии в обобщенной 2D-задаче Кеплера и «излишней» массы в SD-задаче Высикайло - Чандрасекара о кумуляции и диссипации волн де Бройля в квантовых звездах (пульсирующая аккреция квантовых звезд). Предложен новый тип пульсирующего (как сердце у человека) ядерного реактора в квантовых звездах на синергетических электрических полях. Оказывается общие знания, полученные при решении одних проблем, можно и обязательно следует использовать при описании, казалось бы, совсем разных явлений. Многое общее открытое в одних областях наук, может и должно быть открыто, исследовано и применено в других науках.
Ключевые слова: радиальный пульсар, когерентные явления, пульсирующие плазмоиды, квантовые звёзды, ядерный реактор Высикайло, поверхностное натяжение плазмоидов.
Введение
На базе идей Кеплера, Максвелла, Пуанкаре, Бартини и др. в первой части работы были обобщены 2D задачи Кеплера, Забабахина (о вращающейся сходящейся оболочке) и 3D задача Арцимовича - О. Лаврентьева. В части 1 указывалось, что открытие И. Кеплером 2D-ингерференции сил гравитационных и центробежных до сих пор не осознано и не обобщено в полном объеме исследователями плазмы и небесной среды. В данной 2 части аналитически исследуется интерференция гравитационных и кулоновских сил, а также роль квантовых зеркал на формирование кулоновского 3D пульсара Высикайло. В этом новом типе радиального плотного (с плотностью большей плотности атома) пульсара роль отражающего (ранее кумулирующую гравитирующую массу к центру гравитационного аттрактора) «зеркала» играет не центробежный потенциал, а квантовые свойства («зеркала») заряженных частиц с различающимися массами. Менее массивные электроны раньше тяжёлых ионов формируют ферми-газ или ферми-жидкость и для их дальнейшего сжатия нужно повышать их кинетическую энергию. Поэтому квантовые «зеркала» приводят к разделению зарядов, что в свою очередь обуславливает появление кулоновских «зеркал» и огромных электрических полей. На базе обсуждаемых явлений открыт новый тип импульсного ядерного реактора - реактора Высикайло. Доказывается аналогичность функционирования центробежных и открытых автором квантово-кулоновских «зеркал» при формировании, казалось бы, столь различных радиальных пульсаров.
1. Кумуляция волн де Бройля
Схождение к аттрактору (притягателю) вещества, состоящего из ньютоновских и квантовых частиц, происходит различно. При кумуляции ньютоновских частиц в структуру, энергию от частиц следует отводить, а при коллапсе вещества в плотные (квантовые) звезды энергию к электронам следует подводить, чтобы уменьшить их длину волны де Бройля. Этот факт обуславливает ряд особенностей функционирования как простых, так и сложных кумулятивно-диссипативных структур (КДС).
1 Продолжение. Начало см.: Высикайло Ф.И. Эквивалентные функциональные свойства массы и энергии при их радиальных пульсациях в 4D пространстве-времени. Часть 1. Асимптотические парадоксы и их решение. Когерентные квантово-инерционные 4D явления в пульсирующих плазмоидах. Пульсары Высикайло // Пространство и Время. 2014. № 1(15). С. 50-61.
Электроны наиболее легкий газ, и при увеличении температуры КДС они первыми диссипируют в пространство. Их всех не отпускает электрическое поле, формируемое положительным объемным зарядом +КДС. Для прекращения выжимания электронов хватает ничтожно малого заряда. Поэтому ошибочно считается, что НН в +КДС Космоса, ни на что не влияет. Этот асимптотический парадокс мы и решим в данной работе для квантовых звезд!
Для +КДС в газоразрядной плазме объемный заряд формирует профиль электрического поля, еще больше разогревающий в +КДС электроны, проходящие скачок электрического поля. При этом положительные ионы, возвращающиеся в +КДС, наоборот охлаждаются электрическим, тормозящим их полем 1. В итоге формируются самофокусирующиеся радиальными электрическими полями положительно заряженные дуги, молнии и др. неравновесные +КДС с поперечными размерами существенно меньшими, чем их продольные размеры. Так в молнии параметр кинжальности £ = D/L ~ 10-3 (Здесь D - диаметр молнии ~ 0,1 м, L - длина молнии ~ 1 км). Следует отметить, что параметр кинжальности в нейтральных потоках не превышает обычно 0,1 и только в заряженных самофокусирующихся структурах £ во много раз меньше. В структуре приведенной в части 1 на рис. 5Б величина £ ~ 10-2 (даже для видимых областей). Этот факт явно указывает, что по параметру кинжальности, возможно, мы имеем дело в галактике М 87 с огромной кулоновской КДС, аналогичной молнии или КДС на рис. 6 А, Б или В (с £ ~ 10-2), кумуляция в которых описана ранее2. Отличие кулоновских КДС от гравитационных структур в существенно более мощной самофокусировке цилиндрических струй или энергомассовоимпульсных потоков (ЭМИП) 3.
Так как масса электрона me много меньше массы атомов, ионов и протонов - ^, то электроны практически не обмениваются энергией с тяжелыми частицами и эффективно нагреваются только электрическим полем, и в столкновениях друг с другом. Из-за фактора mJM в энергетическом плане электроны всегда являются обособленной частью плазмы. В газовом разряде фактор mJM приводит к формированию неравновесной плазмы.
Квантовомеханическое выжимание «холодных» электронов из коллапсирующей звезды происходит при плотностях, когда электронные оболочки атомов разрушаются и электроны становятся вырожденными (обобщёнными для всей +КДС). Длина волны де Бройля для электронов и протонов = Ь/(\го)ер, где ve,p - скорость электронов и протонов соответственно. В водородной плазме отличие длин волн де Бройля при равных температурах протонов и электронов будет Хр/Хе = (me/mp) 5 ~ 1/43 - нерелятивистский случай (см. таблицу 1).
Таблица 1
Зависимость параметров плазмы водорода от Ее - кинетической энергии монослоя электронов, обжимающих положительно заряженный плазмоид и тем создающих в нём давление Ре 4
Ee, эВ X, 10-10м Хр, 10-10м ne, 1030 м-3 ^ Ee/Ep,n рн,1033 кг/м Pe, ГПа
1 12,25 > 5,510-4 1 > 88^ 10-3
10 3,9 0,9^ 10-1 >1/М0-2 1 > 28
13,6 3,34 7,6-10-2 2,7^10-2 1 1,7
200 0,86 2-10-2 1,6 mp/me = 1836 10 > 51•104 5-1013Дж/м3
400 0,61 1,4-10-2 4,4 1836
104 1,2-10-1 2,9-10-3 5,8102 1836 103 > 9,3 108
105 3,7-10-2 9,0-10-4 1,9104 1836 > 3,0^10“
2,5-105 XW ~ 2,110-2 Белый карлик 1,1105 1836 > 4,4^1012 4^1021Дж/м3
106 XW ~0,9-10-3 Белый карлик 2,9^10-4 4,2^106 у ~ 2mpc2/Ee 2,6^106 > 6,7-1014 7^1023Дж/м3
107 Хм ~ 1,2-10-3 0,9^ 10-4 5,8-108 188 ~ 109 > 9,3^1019 9^1026Дж/м3
108 1,2-10^ 2,7^10-5 5,8-1011 18,8 ~ 1013 > 9,31021 9^1030Дж/м3
5-108 ^pn ~2^ 10 1,2-10-5 7,2^1013 3,8 ~ 1014 > 5,81024
109 1,2-10-5 7,3 • 10-6 5,8-1014 1,9 ~ 41015 > 9,3 1025 9^1034Дж/м3
Черная дыра Черная дыра Черная дыра Черная дыра Черная дыра ~ 1016
10Г° 1,2-10"6 1,2-10"6 5,8-101/ 1 ~ 1018 > 9,3 1029
1 Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А. Экспериментальное подтверждение существования скачков параметров газораз-
рядной плазмы // Письма в ЖТФ. 1986. Т. 12. № 16. C. 992-995; Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И, Письменный В.Д. и др. Экспериментальные исследования амбиполярного дрейфа плазмы, возмущенной пучком быстрых электронов // Докл. АН СССР. Физика. 1987. Т. 297. № 4. С. 833-836;.Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах. Saarbrucken: Palmarium Academic Publishing, 2013. 352 с.; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment of Surfaces of Charged Plasmoids (from Atomic Nuclei to White Dwarves, Neutron Stars, and Galactic Cores): Self-Condensation (Self-Constriction) and Classification of Charged Plasma Structures - Plasmoids. Part 1. General Analysis of the Convective Cumulative-Dissipative Processes Caused by the Violation of Neutrality: Metastable Charged Plasmoids and Plasma Lenses." Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 48.1 (2012): 11-21; "_Part П. Analysis, Classification, and Analytic Description of Plasma Structures Observed in Experiments and
Nature. The Shock Waves of Electric Fields in Stars." Ibid. 48.3 (2012): 212-229: "____Part Ш. Behavior and Modification of Quasi-
stationary Plasma Positively Charged Cumulative-Dissipative Structures (+CDS) with External Influences." Ibid. 49.3 (2013): 222-234.
2 Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment... Part I-III...
3 Там же.
4 Там же.
Следовательно, при коллапсе обычной звезды с равновесной плазмой, в которой температуры нуклонов и электронов равны, обязательно происходит выдавливание части «холодных» электронов из объема плотной сжимающейся звезды (рис. 1). Квантово-механическое «выжимание» холодных электронов будет происходить до тех пор, пока кинетическая энергия электронов не увеличится в тысячи раз по отношению к кинетической энергии нуклонов. Остудить нуклоны и нагреть в тысячи раз электроны, возвращающиеся в положительно заряженную КДС (+КДС), может только электрическое поле (рис. 2). Следовательно, коллапс плотных звёзд будет приводить к формированию бислоя объемного заряда (рис. 2). Положительный объемный заряд всей звезды эффективно ускоряет электроны, идущие к ее центру и замедляет схождение к положительно заряженному центру звезды протонов и ионов, т.е. будет их охлаждать и соответственно, при столкновениях с ними будут охлаждаться и нейтроны. Согласно теореме Гаусса, E(R) ~ Rnail/3so. Здесь R - радиус звезды, п - средняя плотность нуклонов, а^ - степень нарушения нейтральности (НН). Полученные результаты можно обосновать и на базе вероятностного подхода, так как и с точки зрения детерминистического (более позднего де Бройля)1 и обычного «копенгагенского» подходов2, среднестатистические характерные размеры, занимаемые частицами, определяются только их импульсом (энергией). Поэтому далее нет оснований различать эти подходы. В таблице иллюстрируется соответствие между средними длинами волн де Бройля свободных электронов (Хе) и протонов (Хр) и плотностью вещества (рн) в квантовых +КДС Космоса3. Из условия квазинейтральности (почти нейтральности) всего вещества любой квантовой мезо- или макро КДС (например, ионизованной давлением) следует приблизительное равенство средних характерных квантовомеханических размеров электронов (Хе) и ядер атомов (Хм) или их волн де Бройля в этой структуре со свободными электронами:
Хе ^ Хм
Рис. 1. Схема последовательного квантовомеханического разделения заряда электронов и протонов при коллапсе звезды. I - происходит нейтральный коллапс массы вещества. Ядро сходящегося к центру звезды атома (маленький черный квадратик) окружено электронной оболочкой (белый большой квадратик). II - электроны уже проявляют квантовые свойства (это учтено заменой белых квадратиков на вытянутые прямоугольники), а значит, уже четко не отслеживают движение еще классических нуклонов. Нуклоны все еще движутся по классическим траекториям к центру звезды. III - нуклоны проявляют квантовые свойства..
Рис. 2. Схема сферического конденсатора, обусловленного квантовомеханическим разделением зарядов электронов и протонов при коллапсе звезды в квантовую звезду. В областях наблюдается: 1 - вырожденное, заряженное вещество, 2 - слой отрицательного заряда, электронов, не вошедших в область коллапса нуклонов.
Если это соотношение не выполняется в сторону увеличения средней длины волны де Бройля для электронов, то КДС из-за гравитации будет выжимать из себя часть объемных электронов, приводя тем к поляризации плотной КДС. Формируемый объемный заряд положительно заряженных нескомпенсированных нуклонов будет охлаждать положительно заряженные ядра атомов и греть внешним синергетическим (совместным) электрическим полем выжатую часть электронов направленных в структуру (рис. 2), тем, уменьшая их эффективную длину волны де Бройля при проникновении в +КДС. Приблизительное равенство характерных размеров волн де Бройля для электронов и ядер атомов в КДС накладывает условие на характерные энергии электронов и ядра атомов: Ee ~ у EN. Параметр у = Ee/EN, где Ee - энергия электронов, EN -энергия нуклонов, характеризует отношение энергий, электронов и нуклонов при условии квазинейтральности плотного вещества и является индикатором, указывающим в каком состоянии находится плазма (в равновесном у = 1) или в неравновесном (у ф 1). В случае плотного водорода (и нерелятивистского электронного газа) параметр у = mp/me = 1836. Только в этом случае давление уже вырожденного нагретого в бислое (рис. 2) электронного газа может остановить коллапс белого карлика.
1 Бройль Л. де. Соотношение неопределенностей Гейзенберга и вероятностная интерпретация волновой механики. Пер. с франц. М. Мир, 1986. 344 с.
Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-Ш".
3 Высикайло Ф.И. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом в фемто-, нано-, мезо- и макроструктурах // Физическая электроника: Материалы V Всероссийской конференции ФЭ-2008 (26-30 октября 2008 г.). Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2008. С. 14-18; Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-ПГ".
2. Пульсации плотной массы
Радиальные пульсары - динамические КДС (рис. 2), не являются структурами гидростатическими, как и тело, вращающееся на эллиптической орбите в задаче Кеплера. Тело на Кеплеровой орбите и частицы в пульсаре постоянно отражаются от системы «зеркал»: то приближаются к центру аттрактора, то удаляются от него. Если в задачах Кеплера, Забабахина и Лаврентьева-Арцимовича в качестве отражающих зеркал функционируют силы инерции или гравитации, то, по мнению автора, плотные пульсары являются результатом развития и интерференции двух неустойчивостей гравитационной (гравитационного коллапса Чандрасекара) и кулоновского распыла (неустойчивости Высикайло :). Излишек массы в пульсарах работает как энергия, превышающая минимально возможную энергию в задаче Кеплера (см. часть 1). Добавление энергии телу, вращающемуся ранее по круговой орбите (в задаче Кеплера), позволяет телу проникать глубже в область глаза аттрактора и одновременно удалиться от центра кумуляции на большее расстояние, т.е. происходит уменьшение расстояния до центра вращения в перигее и увеличение в апогее. Симметрично, с увеличением массы белого гидростатического карлика, выше предельной -1,46'А/о - масс Солнца, вначале происходит сжатие белого карлика. Но, если у него массы и энергии не достаточно для коллапса в гидростатическую нейтронную звезду, то в карлике при сжатии будет формироваться квантово-кулоновское «зеркало» (скачок с НН) из-за неустойчивости Высикайло . В этом случае квантовый карлик вначале будет ограниченно сжиматься, формируя заряженный бислой (рис. 2) и затем ограниченно разжиматься, т.е. - радиально пульсировать. Чем больше избыток массы, по сравнению с предельной массой белого карлика, тем больше размах пульсаций карлика от минимального радиуса до максимального радиуса. В пределе это соответствует полному сбросу вовне избыточной массы оболочки или дальнейшему коллапсу в нейтронную звезду, по мере набора из окружающего пространства соответствующих массы и энергии (см. табл. 1) со временем. В этом явлении мы наблюдаем не только очередное подтверждение идеи А. Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии, но и совершенно новое качество такой эквивалентности, проявляющейся в аналогичной функциональности в процессах пульсаций «излишней» энергии в задаче Кеплера и «излишней» массы в задаче Высикайло-Чандрасекара о пульсирующих квантовых звездах с массой (или плотностью), превышающей массу (плотность) гидростатического белого карлика, но не достаточную для формирования гидростатической нейтронной звезды.
Учет НН и формирования квантово-кулоновских зеркал существенно расширяет возможный спектр квантовых звезд. В спектре гиростатических нейтральных квантовых звезд имеется всего три их основных типа. Это белые карлики (коричневые и др.), нейтронные и черные дыры. Учет квантово-кулоновских зеркал и их фрактальности позволяет описать весь спектр пульсирующих квантовых звезд с различными положительными ионами, наполняющими квантовую звезду. В формировании бислоя в квантовых звездах (рис. 2) проявляется глубокая функциональность по модификации и селекции кумулирующей массы.
3. Кулоновское поверхностное натяжение в квантовых звёздах.
Квантование предельных масс гидростатических звезд
В процессе коллапса (рис. 2), гравитационная энергия нуклонов эффективно переходит в их кинетическую и тепловую энергии, а свободные электроны остаются «холодными» из-за их малой массы. С повышением плотности при коллапсе среднее расстояние между частицами уменьшаются, 51 ~ р-1/3, и когда они будут сопоставимы с волной де Бройля 51 ~ X = h/p (p - импульс частицы), начнут сказываться квантовые свойства тех или иных частиц вещества. Важнейшее из этих свойств связано с вырождением газа, состоящего из частиц с полу-целым спином, из-за которого радикальным образом меняются термодинамические свойства вещества. На частицы с полуцелым спином, действует принцип Паули. Отсюда следует, что одна ячейка фазового пространства 5x5y5z•5pх5py5pz = h3 может содержать не более двух фермионов (если их спины противоположны). По мере кумуляции всей массы звезды (рис. 1) потенциальная энергия частиц UG(r) ~1/r переходит в кинетические энергии радиального схождения Ee,n,p, соответствующих частиц, при этом Ee,p,n ~ Ue,p,n(r) ~ mepn/r, т.е. пропорциональны массам этих частиц. Соответствующие таким энергиям длины волн де Бройля (для нерелятивистского случая) Xe,p,n = h/(vmepn) для всех элементарных частиц уменьшаются (кумулируют) пропорционально:
X e,p,n ~ r0’5, (1)
а не ~ r! Это явно указывает на то, что квантовая механика в случае кумуляции квантового вещества не релятивистского вырожденного газа будет порождать процессы (квантовые «зеркала»), препятствующие кумуляции ЭМИП к центру аттрактора (аккректора ). Так как нуклоны имеют массу больше, чем электроны, то электроны начнут раньше проявлять квантовые свойства. Например, иметь не нулевую вероятность находиться вне кумулирующей КДС, по копенгагенской модели или «выжиматься» по мере коллапса, из тем формируемой +КДС, по детерминистическому подходу позднего де Бройля 4 (рис. 1 и 2). Поэтому законы квантовой механики в плотных звездах, при кумуляции звёзд, обуславливают стратификацию объёмного заряда и локальное (рис. 2) нарушение их нейтральности, т.е. обуславливают генерацию в них квантово-кулоновских «зеркал» - динамических скачков с НН плазмы. Квантовые «зеркала» - мембраны или скачки с НН, селектируют частицы по массе и в зависимости от знака заряда, модифицируют их энергию. В динамических скачках происходит переход сжимающейся плазмы из равновесного состояния в неравновесное состояние при плотности порядка 104 кг/м3 (см. табл. 1). Расчеты давлений Pe и плотности рн в таблице приведены для водорода. При кумуляции нерелятивистского газа возможно
1 Высикайло Ф.И. Неустойчивость фокусирующейся массы // Международная конф. МСС-09 «Трансформация волн, когерентные структуры и турбулентность» 23-25 ноября 2009 г. Сборник трудов. М.: ЛЕНАРД, 2009. С. 387, 288; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-ПГ.
2 Там же.
3 Фридман А.М., Бисикало Д.В. Природа аккреционных дисков тесных двойных звезд: неустойчивость сверхотражения и
развитая турбулентность // УФН. 2008. 178. 577-604.
Бройль Л. де. Указ. соч.
формирование трех и более классов (если учесть возможность трансформации электронов в мезоны) существенно различающихся гидростатических квантовых структур, уравновешенных давлением вырожденного газа тех или иных элементарных частиц. При соответствующих условиях элементарные частицы превращаются друг в друга с соблюдением определенных законов. Согласно законам квантовой механики, если учесть таблицу Менделеева, то в природе может существовать огромное количество типов гидростатических и гидродинамических квантовых звезд: электронные (водородные, гелиевые..., железные и т.д.), мезонные, протонные, нейтронные звезды. Тип звезды определяется всей историей накопления ею массы и определяется типом ионов, формирующих в общем случае фрактальную ионную решётку квантового карлика. Характерные размеры этих звезд и их плотности можно оценить, задавшись полным числом вырожденных частиц, удерживающих звезду от дальнейшего коллапса -Ае, Ат, Ар, Ап, соответственно. Если предположить, что для звезд число вырожденных частиц, удерживающих их от коллапса равны, то характерный размер их радиуса определяется только энергетическим состоянием вещества звезд. Грубо энергетическое состояние звезд определяется размером характерной (средней) длины волны де Бройля электронов - <Хщ>, мезонов - <Хм>, протонов - <Хр> и нейтронов - <Хм> (см. табл. 1). Соответствующие радиусы квантовых звезд Rw,м,p,N ~ <Хw,м,p,N> ^е3М/8л)1/3. Здесь Ye - число электронов, приходящихся на один нуклон в карлике, для нейтронных звезд следует Ye положить равным 1 1. Электронные гидростатические звезды уже давно обнаружили и назвали белыми карликами. Существование мезонных и протонных звезд не запрещено никакими законами физики, как и существование всех соответствующих гидростатических антизвезд. Но, мезонные и протонные звезды не формируются как поляризованные КДС из-за процессов нейтронизации вещества при параметрах, соответствующих условиям их устойчивого существования.
В плотных звездах размер звезды уменьшается с увеличением кинетической энергии, приходящейся на электрон или нейтрон, а в обычных - неплотных звездах, наоборот увеличивается. Этот закон проявляется и для частей звезд. Так, ядро звезды, поглощая энергию, коллапсирует и окукливаясь электронной оболочкой (рис. 2), переходит в вырожденное (квантовое) состояние, а внешняя оболочка, отдавая энергию во внутрь ядра звезды через кулоновскую мембрану, наоборот будет увеличиваться в размере (растет средняя длина волны де Бройля у её электронов и поэтому происходит ее расширение). Следовательно, мы приходим к открытию двух новых явлений. Первое явление заключается в формировании поверхностного натяжения, формируемого внешними электронами для любой поляризованной квантовой +КДС (рис. 1-3 и в части 1 рис. 5Б, 6А-В), состоящей из свободных обобществлённых внутри +КДС электронов и ионов. Ионы в собственном электрическом поле охлаждаются и тем формируют внутри +КДС ионную решётку. Это явление проявляется в плотных звёздах, как в обычной капле воды или любом другом кристалле или атомном ядре с барьером по модели Гамова.
С другой стороны, процесс селекции высокоэнергетичных и слабоэнергетичных электронов (через куло-новскую мембрану) может происходить как квантовый взрыв внутренних оболочек массивных обычных звезд, продолжающих кумулировать к своему ядру2.
4. Квантовый взрыв оболочек при рождении плотных звезд
Взрывы обычных звёзд (или взрывное формирование квантовых) звезд можно понять из обобщенной структуры атома, задавшись их общей функциональной архитектурой (рис. 3). При квантовом взрыве звезды основная энергия идет во внутрь структуры и происходит сжатие ядра звезды (в область 3, рис. 3). Вовне сбрасываются слабоэнергетичные электроны, т.е. только размер, кумулирующей квантовой структуры (в область 1, рис. 3)3. Но энергия «холодной» расширяющейся оболочки - квантовой мембраны огромна для внешней части обычной звезды. Поэтому «холодный» квантовый удар от ядра обуславливает скачок (повышение) давления в оболочке и сжигание еще не сгоревшего в оболочке водорода4. Нарушение нейтральности, возникновение электрических полей, греющих «холодные» электроны и инерция массы нуклонов, падающих к центру звезды, при определенных параметрах позволяют гравитационной энергии при кумуляции ЭМИП перетекать из механических степеней свободы частиц в энергию электрическую - энергию электрического совместного (синергетического) поля. Интерференция кулоновских сил, возникающих и усиливающихся при коллапсе звёзд и сил гравитационных (как и в случае сил центробежных) обязательно должна приводить к формированию не только гидростатических, но и гидродинамических (пульсирующих) структур. При диссипации энергии схождения-расхождения ЭМИП с пульсирующими электрическими полями формируются сверхплотные не пульсирующие (неизлучающие) гидростатические структуры с бислоями объемного заряда (рис. 2, 3). Глобальное разделение заряда приводит к усилению кумуляции массы, обусловленной силами гравитации и кулоновскими силами (рис. 2,
3). Эти явления проявляются при плотностях от 104 до 1019 кг/м3 (табл. 1).
1 См.: Засов А.В., Постнов К.А. Общая астрофизика. Фрязино, 2006. 496 с.; Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т. V: Статистическая физика. Часть 1. 3-е изд. М.: Наука, Гл. ред. ФИЗМАТЛИТ, 1976. 584 с.
2 Высикайло Ф.И. Неустойчивость фокусирующейся массы; Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-III".
3 Там же.
4 Там же.
5 Засов А.В., Постнов К.А. Указ. соч.
6 Борн М. Атомная физика. М.: Мир. 1965. 483 с.Засов А.В., Постнов К.А. Указ. соч.
Рис. 3. Схема атома (и квантовой звезды5), согласно исследованиям Резерфорда6, 1 - электронная оболочка (нано размер), 2 - кулоновская мембрана (куло-новское силовое поле от нано к фемто размеру), 3 - атомное ядро (фемто размер).
5. Нарушение нейтральности в квантовых звездах.
Неустойчивость Высикайло
Если в бислоях происходит генерация мезонных сил, то процесс кумуляции останавливается вырождением нейтронов. При достижении нейтронами релятивистских энергий, происходит формирование черной дыры с плотностью массы выше 1018 кг/м3. Гравитационная энергия электрона всегда в 183б раз меньше гравитационной энергии нуклона (если масса электрона не изменяется при ускорении1), поэтому механизм, греющий электроны для компенсации объемного заряда протонов и в релятивистских звездах должен сохраняться. Ранее была рассмотрена неустойчивость Высикайло, обусловленная нарушением нейтральности фокусирующейся массы2. Установлена критическая степень НН вещества гравитирующего, заряженного тела, когда тело перестаёт сжиматься под действием сил гравитации и с его поверхности, как и в случае ротационной неустойчивости, начинают выбрасываться потоки заряженной плазмы. Малость этого параметра обуславливает возможность проведения аналитических расчетов электрических параметров макроструктур по теории возмущений3. Еще в 1928 г. А. Эйнштейн высказал гипотезу, что сила сцепления, не позволяющая электрону распасться, имеет гравитационную природу; конечной целью его подхода было создание единой теории электромагнитного и гравитационного полей. При выполнении этой программы была проявлена огромная изобретательность и математическое искусство многих физиков, таких как Эйнштейн, Шредингер, Эддингтон, Дирак и др., однако без каких-либо удовлетворительных результатов. Макс Борн считал, что причина их неудач крылась в различии масштабов сил, соответствующих двум видам полей4. Например, для двух одинаковых частиц с массами т и зарядами е отношение электрического потенциала Ке2/г к гравитационному Gm2/r равно Ke1/Gm1, что для электрона дает гигантскую величину 4 1042. Так как силы гравитации и силы кулоновские в пространстве изменяются аналогично, то это число - 4 • 1042 точно соответствует и отношению сил кулоновских к силам гравитационным. Эддингтон, начиная с 1928 г., предпринимал попытки истолковать это огромное безразмерное число как свойство всей Вселенной. Далее будем называть это число - числом Эддингтона. (Отрицательный результат - тоже полезный результат). Главное возражение против теорий такого рода состоит в том, что нам известно много различных элементарных частиц, каждой из которых соответствует специальный тип поля. Поэтому, как казалось Максу Борну5, бесполезно ограничиваться только электрическим и гравитационным полями, несмотря на их важность с точки зрения практики - основы знания. Если говорить обо всей Вселенной с ее многоплановостью и многоликостью, то классик, несомненно, в этом прав. В тридцатые годы П. Дирак пошел дальше и заметил, что большим числом измеряется отношение электрической силы, действующей между электроном и протоном, к гравитационной силе между ними: Ke2/Gmpme ~ 2 • 1039. Здесь тр, те - массы протона и электрона, соответственно.
Однако силы гравитации к 1928 г. реально были изучены только для взаимодействия массивных тел, содержащих огромное число элементарных частиц. Для отдельных элементарных частиц силы гравитации не были исследованы и практическая бесполезность таких сравнений в то время была очевидна. Ранее автором задача была резко сужена от всей Вселенной до размеров видимых галактик, обычных звезд, плазменных сгустков, пылинок, планет и их атмосфер6. В новой задаче сравнивались уже не потенциалы взаимодействия, а силы гравитации и кулоновские силы в объектах с реальными размерами от 1026 м до 10-16 м. В этой задаче конечной целью было все то же - создание единой теории взаимодействия электромагнитного (в известных условиях можно даже сказать электрического без магнитного) и гравитационного полей (т.е. более скромно - создание теории интерференции этих полей), но уже не для элементарных частиц, а для реальных массивных объектов Космоса и их частей (скажем центров галактик, скоплений галактик, пульсаров, квазаров, планет, их атмосфер, переходных слоев, скачков объемного заряда и иных параметров статического и динамического порядков и т.д.). В гравитирующих телах масса определяется не массой электронов, а массой нуклонов, являющихся фундаментом обычного ядерного вещества, из которого строится любая планета, звезда, галактика, скопление галактик и т.д. Может быть, Макс Борн и не знал, что все видимое вещество во всем Космосе и во всех видимых галактиках в основном состоит из водорода. В ядре водорода находится всего один нуклон и это - протон. Считается, что вся видимая Вселенная на 90% состоит из протонов и электронов. Массы нуклонов больше массы электронов в 1836 раз во всех видимых галактиках. Все это уже знают достоверно из наблюдательной астрономии. В этой задаче автор7 уже не входит в противоречие с утверждением о несостоятельности таких теорий, высказанное Максом Борном. Проследим, далее что из этого получается. Согласно законам Кулона и Ньютона в гравитирующих объектах Космоса, например, с произвольно распределенным зарядом по радиусу, при сравнении сил гравитации и электрических сил отталкивания следует сравнивать величины сил К (а,1Ае) (п а,2 е)/^2 и G•(N•mp)•(n•mp)/R2. Здесь а11 - степень нескомпенсированности объемного заряда протонов во всей КДС структуре, например, звезде; N - полное число нуклонов в сфере структуры радиуса R, а12 - степень нескомпенсированности объемного заряда протонов в исследуемом объеме, например, на поверхности звезды на расстоянии R от ее центра; п - плотность числа частиц в этом объеме. В таком подходе числа Эддингтона и Дирака модифицируются в число:
Ке2/вте2 = 4 • 1042 ^ Ке2/Отетр = 2 • 1039 ^ Ка11а12е2/Отр2 = 1. (2)
Рассмотрим предпосылки неустойчивости Высикайло8. В отличие от Эддингтона и Дирака, изучавших боль-
1 См.: Окунь Л.Б. Формула Эйнштейна: E0 = mc2 - „Не смеётся ли Господь Бог“? // УФН. 2008, Т. 178. № 5. С. 541-555.
2 Высикайло Ф.И. Неустойчивость фокусирующейся массы; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-III".
3 Там же; Высикайло Ф.И. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом...
4 Борн М. Атомная физика. Указ. соч.
5 Там же.
6 Высикайло Ф.И. Неустойчивость фокусирующейся массы; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-III".
7 Там же.
8 Там же.
шие числа (4 1042, 2 1039), автор, приравняв последнее отношение к 1, получил условие равенства сил гравитации и кулоновских сил отталкивания, при соответствующей степени НН сходящегося к аттрактору вещества, например, для космической структуры. Условие равенства сил гравитации и кулоновских сил приводит к неустойчивости звезды, галактики, их системы или видимой Вселенной, аналогичной ротационной 2D-неустойчивости. Неустойчивость, возникающую для КДС Космоса из-за нарушения их нейтральности в общем случае, для удобства классификации, будем называть 3D-неустойчивостью Высикайло 1. Условие (2) позволяет определить:
((сигай)0,5)* = СИ* = 0,910-18. (3)
а1* - критическая степень НН вещества гравитирующего, заряженного тела, когда тело перестаёт сжиматься под действием сил гравитации и с его поверхности, как и в случае ротационной неустойчивости, начинают выбрасываться куски заряженной квазинейтральной (а1* ~ 10-18) плазмы в виде плазменного или звездного, солнечного и т.д. ветра или даже ветров. Ветры отличаются по содержанию в них различных веществ. Содержание плазменного ветра определяется рядом параметров, в том числе и напряженностью электрического поля на поверхности КДС. В будущем синоптики по параметру а11 смогут нам предсказывать водородный (протонный) или гелиевый ветер с ближайшей нейтронной звезды. а1* - безразмерное число, назовем его пределом Высикайло и равно оно с большой точностью 0,910-18 для любых квазинейтральных КДС Космоса, состоящих из любых химических элементов или веществ. По аналогии с числами Эддингтона и Дирака можно ввести число Высикайло ^ = 1/(а1*)2 = 1,2 • 1036, соответствующее отношению сил кулоновских к силам гравитации, если положить, что гравитирующее вещество состоит только из одного сорта нуклонов - протонов.
Параметр динамического порядка Высикайло - а1 = (а11а12)0,5 определяет в Космосе переход в КДС от гравитационного сжатия к кулоновскому взрыхлению или даже распылу и разбеганию заряженного вещества. В этом плане этот параметр является свойством не всей Вселенной, но всех реальных заряженных гравитирующих или кумулирующих объектов. Параметр а1 определяется двумя параметрами: а11 - параметром НН структуры как целого, и а12 - параметром НН исследуемого на кулоновскую неустойчивость элемента, выбранного в заряженной КДС. Элемент может иметь значение а12 = 1, 1/2, 1/3 или меньше. В случае а12 = 1 неустойчивость Высикайло начнется для такой массы при параметре НН для всей звезды при а11 > 0,8110-36. При этих значениях а11 и а12 величина а1 достигнет предела Высикайло, см. соотношение (3).
Рассмотрим неустойчивость Высикайло для положительных ионов и классификацию заряженного звездного ветра. Неустойчивость Высикайло в первую очередь начинается для протонов, так как параметр а12 для них самый максимальный и равен 1. Значения а12 = 2 или 10 невозможны по причине невозможности кумуляции в атомные ядра только протонов. А для атомного ядра с 10 протонами и 10 нейтронами параметр а12 = 1/2. Так как взаимодействие заряженных структур происходит в результате взаимодействия их зарядов, то, учитывая тот факт, что для ядра атома водорода параметр а12 = 1, получаем из условия отражения для протонов (а11а12)05 ~ а1* значение а11 ~10- 6 При достижении параметра Высикайло для звезды а11 ~ 0,8 10-36 для протонов само собой возникает отражающее кулоновское «зеркало», и свободный путь на поверхность слабо заряженной звезды или в ее недра для протона будет временно закрыт из-за заряженности звезды и доминирования сил кулоновского отталкивания над гравитационным притяжением. Протоны начнут тормозиться и отражаться обратно от звезды кулоновским зеркалом. В меньшей степени это скажется на ядрах гелия и других, более тяжелых элементах. Положительный заряд звезд и неустойчивость Высикайло для протонов, как полагает автор, обуславливают подавляющее количество протонов до 90%, экспериментально зафиксированное во всех ЭМИП Космоса. Возможный диапазон значений параметра а12 для кумулирующих на аттрактор элементов становится понятным и заключается 1 > а12 > 0. Изменение параметров обычных космических гравитирующих стационарных объектов простирается от а11 ~ 10-18 до 0. Если предположить, что в центрах галактик существуют в Космосе уникальные квазистационарные КДС с мезонными полями (с супер поверхностным натяжением) на их поверхности и с заполнением зарядом, как в ядрах атомов до Ъ = (1/2 или 1/3)^А (где А - число нуклонов), то можно решить все проблемы с разбеганием галактик, для которых а12 < 10-18. Возможно, столь быстрое и даже ускоряющееся разбегание галактик, установленное астрофизиками в последние годы, является очередным (вторым) косвенным признаком заряженности глобальных объектов (+КДС) видимой Вселенной, а не определяется только скрытой энергией, покинувших галактики высокоэнергетичных частиц.
6. Теория возмущений для описания кулоновских пульсаров
Практический интерес представляют детали кумуляции энергии и массы в сверхплотные КДС - квантовые звезды (белые, коричневые и иные карлики, нейтронные звезды и черные дыры) и ядра атомов. Квантовые зеркала, не позволяют упасть слабоэнергетичному электрону на протон или ядро атома. В результате кулоновской кумуляции и квантовой диссипации формируется атом. Кулоновские зеркала, обусловленные самофокусировкой объемного заряда, можно количественно описать, используя факт малости степени НН, останавливающей гравитационный коллапс звезд.
6.1. Расчет параметров динамического скачка с нарушением нейтральности
для плотных звезд
Характерный размер стационарного скачка, с НН, определяется характерным размером НН. Размер НН самоопределяется необходимостью согласования через скачок параметров до скачка с параметрами плазмы звезды после скачка. Для плотных звезд условие существования стационарного скачка с объемным зарядом на границе вырожденного электронного и идеального газа звезды совпадает с условием гидростатического равновесия звезды как це-лого2. При описании динамических скачков воспользуемся законами сохранения энергии. При коллапсе звезды и формировании динамического скачка будем полагать, что вся потенциальная энергия гравитации ~ GM2/R (счита-
1 Там же
2 Там же; Высикайло Ф.И. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом
ется, что звезда сжимается к радиусу R от значительно большего радиуса R0 >> R) переходит в энергию конденсатора этого скачка с бислоем объемного заряда. Существенное НН происходит при малом изменении радиуса уже сжатой звезды, т.е. при изменении радиуса от R + h до R, где h - характерный размер (слоя электронов, не способных находиться внутри сжимающейся звезды) динамического скачка с НН и R>> И). Энергия конденсатора:
Ес = K(аllNe)2(1/R - 1/^ + И)).
Здесь N - полное число нуклонов в области ограниченной скачком. Эффективную величину И, где энергия нуклонов переходит в энергию электронов, оценим по теории возмущения из условия малости а11, а значит и числа электронов, не проникших в область 1 (рис. 2), т.е. из условия АУ/У = а11. Откуда:
И * а^/3. (4)
Из равенства энергий гравитации АrGM2/R2 и энергии конденсатора (полагая А ~ R), получаем для водородной плазмы:
ал * 1,35-10"12 (5)
При достижении параметром НН а11 * 1,35-10-12 вся кинетическая энергия радиального схождения нуклонов переходит в кулоновскую энергию бислоя и коллапс звезды полностью прекращается из-за противодействия силам инерции сил кулоновского расталкивания уже положительно заряженного ядра. Далее под действием кулоновских сил начинается распыл нуклонов звезды, отраженных от кулоновского зеркала (рис. 2, область 1) и нагрев синергетическим электрическим полем электронов, устремляющихся в центр звезды по мере их нагрева. Но нуклоны уже отразились от кулоновского «зеркала» и по инерции диссипируют обратно в Космос. Значение а11 для динамического скачка (5) более чем в 106 раз больше чем значение а1* = 0,9-10-18 для гидростатического скачка (значение а1* для
гидростатического скачка следует из (3)). Задавшись радиусом плотной звезды (Я) и ее массой (полным числом
нуклонов А), определяются все остальные параметры динамического бислоя. Напряженность электрического поля:
Е ^)= КапАе^2 (6)
и характерная толщина бислоя (область 2, рис. 2):
И * 01^3. (7)
6.2. Гидродинамические скачки в белых карликах
Задаваясь параметрами белого карлика и размахом колебаний в радиус звезды можно рассчитать параметры динамического скачка объемного заряда в таком пульсирующем карлике с плотностью близкой к плотности белого карлика. Для белого карлика Яw * 107 м и = 1,2-10 7 шт., получаем из (6) и (7) ЕЩЕ) * 2,3-1022 В/м и Ищ * 5-10“ м. Эквивалентная массовая плотность энергии электрического поля на границе бислоя - ее0Ещ2/с2 близка к массовой плотности в атомном ядре. Энергия, полученная электроном или протоном, прошедшим такой слой объемного заряда, будет огромна ~ 1017 эВ. В этом слое в таком поле в КДС могут протекать любые реакции, в том числе и нейтронизация вещества, и рождение вещества из электрического поля. В таком слое и его периферии, которая на короткий миг охватывает значительные размеры поверхности пульсирующего карлика могут проходить любые термоядерные реакции. Существенной проблемой является описание распыла энергии электронов на размерах динамического скачка ~10-5м. Однако, в этом плане можно предположить, что перенос электронов и их ускорение к ядру квантовой звезды происходит аналогично, как и в молниях и электрических шнурах1. Эти электрические КД-процессы в зачаточном виде мы наблюдаем и на Земле. Энергия электронов в молниях достигает 3 МэВ, а длины молний - КДС на Земле достигают до 2-х километров (а синие струи до 90 км).
При схождении ЭМИП звезды к центру аттрактора, торможение кулоновскими силами будет во много раз круче, чем при возбуждении сил центробежных. Это приведет к более резкому скачку скорости схождения в области предельного минимального радиуса звезды, чем в задачах Забабахина и Кеплера. После динамического скачка на размерах порядка 10-5 м после кулоновского торможения скорость схождения меняет знак, и начинается резкое кулоновское ускорение разлетающейся массы звезды в обратном (коллапсу) направлении. Далее после прохождения при разлете 10-5 м реализуется инерционный разлет всей уже нейтральной массы звезды. Огромная кулоновская инфляция в начале разлета, более медленный инерционный разлет, потом остановка и вальяжный гравитационный коллапс, т.е. возврат к новому кулоновскому «зеркалу», с яркой кратковременной вспышкой в диапазоне гамма-излучения. После расширения вернется не вся масса пульсирующего карлика. Её часть при пульсациях будет сброшена и энергия схождения-расхождения уменьшится. Длительность вспышки и соответствующий каскад реакций, обусловленных нагревом электронов, во вдруг возникшем электрическом поле, согласно 2 имеет иерархию характерных времен на уровне от t = И/Уя ~ 2^10-12 с, где Уя - максимальная скорость схождения поверхности звезды с плотностью белого карлика (Уя = (2GM/R)1 ~ 5^106 м/с), до t = Т = 104/(р/р^)0,5 [с-1] ~ 2 мин - период собственных пульсаций массы белого карлика3. Постоянные кратковременные вспышки с неба, согласно этой модели, сигнализируют о смене инфляционных событий в КДС Космоса, имеющих плотность выше или близкую к плотности белых карликов.
Что же за открытия нас ждут в скачках с НН на звезде, с плотностью близкой к нейтронным звездам? Зная характерные величины радиусов белых карликов с массой Солнца Яw * 107 м, в которых гравитационное давление
1 Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического поля в диссипативных структурах в газоразрядной плазме// ЖЭТФ. 2004. Т. 125. № 5. С. 1071-1081; Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И, Письменный В.Д. и др. Указ. соч.; Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-III".
Высикайло Ф.И. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом...; Он же. Неустойчивость фокусирующейся массы; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatments Part I-III".
3 Засов А.В., Постнов К.А. Указ. соч..
уравновешивается давлением вырожденного электронного газа, задаваясь их химическим составом в виде гелия, можно оценить параметры нейтронной звезды из известного отношения ХДп = тп/те = 1838. Так как число электронов приходящихся на нуклон в гелии равно 0,5, то отношение радиусов белого карлика и нейтронной звезды, в соответствии со сказанным выше, Яw/ЯN = 0,5 -1838 * 919. Откуда радиус нейтронной звезды: ЯN * 107 м /919 * 104 м. Задавшись плотностью белого карлика рщ ~ 5-108 кг/м3, вычислим характерную плотность нейтронной звезды с вырожденным нейтронным газом рк- * ^-(ЯЯг)3 ~ 3,9-1017 кг/м3. Откуда: рк/рщ = (4-1017 кг/м3)/(5-108 кг/м3) * 109.
6.3. Динамические скачки с нарушением нейтральности в нейтронных звездах
Рассчитаем параметры динамического скачка для нейтронной звезды массойЛ/~ 1,5-Л/а. Согласно (5) параметр НН в динамическом скачке а11 = 1,35-10-12, что соответствует пульсациям звезды с характерным размахом пульсаций в радиус звезды (Я = 1,5"104 м). Для такой степени НН получаем, согласно (7), характерный размер слоя с НН:
И ~ Я-а11/3 * 7-10-9 м (8)
Максимальное значение параметра а11 в нейтронной звезде также как и в любом другом пульсаре достигается при минимальном значении радиуса звезды и на очень малое время. Так как Ищ/И¥1 = Яw/ЯN * 919, следовательно, торможение коллапса звезды кулоновскими силами в нейтронной звезде будет во много раз (919) резче, чем в белых карликах, и в огромное число раз больше, чем при возбуждении сил центробежных. Это приведет к еще более резкому скачку скорости в области предельного минимального радиуса и формированию не сравнительно пологой потенциальной ямы, представленной в части 1 на рис. 2, а вертикально резко восходящего кулонов-ского барьера (рис. 4, прямая 3). Напряженность электрического поля в динамическом скачке нейтронной звезды, согласно (6):
Е (Я) = КалАе/Я2 * 1,6-1028 В/м, (9)
что более чем в (919)2 раз больше напряженности электрического поля в динамическом скачке пульсара с плотностью близкой к белому карлику. Такие электрические поля в короне пульсирующей квантовой звезды, со средней плотностью превышающей плотность белого карлика, могут творить любые «чудеса» у ее поверхности с веществом и сами с собой или вакуумом. Массовая плотность электрической энергии, возникающей на миг на поверхности уплотняющегося ядра, ее0Е2(Я)/с2 = (КацАе/сЯ2)2 более, чем 1010 раз превосходит массовую плотность в атомном ядре. Энергии электронов и протонов в динамическом скачке такой нейтронной звезды могут достигать величины 1,1-1020 эВ, что в 919 раз больше, чем энергия в динамическом скачке в белом карлике. Такие электроны пронижут звезду насквозь. В этом случае возможна регистрация трех импульсов излучения, соответствующих генерации динамического скачка (импульса и соответствующего ему после импульса) и радиальному выходу электронов из звезды в кумулятивной струе.
После кулоновского торможения всей сходящейся массы нейтронной звезды из-за формирования динамического скачка с объемным зарядом электронов с размером порядка 10-8 м, скорость схождения меняет знак и начинается резкое кулоновское ускорение уже разлетающейся заряженной массы звезды от ее центра (рис. 4). Далее после исчезновения скачка с НН с характерным размером И ~ 10-8 м реализуется дальнейший уже инерционный разлет всей массы звезды. Огромная инфляция в начале и вальяжный возврат к новому гравитационному коллапсу и далее с ускорением к кулоновскому «зеркалу», с яркой кратковременной вспышкой (с длительностью всех элементов каскада на уровне от 10-16с: t = И/Уя, где Уя - максимальная скорость схождения поверхности звезды, до t = Т = 104/(р/р^)0,5 [с-1] * 10-3 с) с бесконечно большой температурой нагретых в огромном электрическом поле электронов. Постоянные очень кратковременные вспышки (с после импульсом, обусловленным проходом ускоренных электронов сквозь звезду), идущие к нам с неба, сигнализируют о смене инфляционных событий в поляризованных КДС Космоса (рис. 2, 4), имеющих плотность, близкую к плотности в ядрах атомов. От нейтронных заряженных звезд при поступлении обычного вещества следует ожидать не только плазменный, но и заряженный ветер из протонов, как и в случае ветра с заряженных белых карликов. Пульсации нейтронных звезд и формирование динамических скачков объёмного заряда могут объяснить наличие в нашей Г алактике Космических лучей с энергией ~ 1020 эВ.
Несомненно, удивляют очень малая толщина квантово-кулоновского «зеркала» для гидродинамических нейтронных звезд - всего 10-8 м в динамическом скачке, сгребающем электроны к поверхности квантовой звезды и характерные времена существования такого скачка - 10-16с. Хотя удивляться нечему. Это размеры и времена в атомах и атомных ядрах, т.е. нано- и фемтометровые размеры. Еще Резерфорд в своих работах вышел на фемтоструктуры и занимался фундаментом для развития фемтотехнологий. Только на базе его работ нам удалось описать гидродинамические скачки с НН в белых карликах и нейтронных звездах и выявить принцип
Высикайло Ф.И. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом...; Он же. Неустойчивость фокусирующейся массы; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment. Part I-III".
и3фф/т
з I
E
Jl!
і
/2
Рис. 4. Эффективный приведенный потенциал с учетом ку-лоновского барьера1. Точки соответствуют плотности сжатия в квантовых карликовых звездах: 1 - белому карлику; 2 - нейтронной звезде. Далее вниз ядерной звезде и черной дыре. Между точками 1 и 2 наблюдаются гидростатически неустойчивые квантовые звезды - карликовые пульсары с массой большей предела Чандрасекара. Стрелками указаны направления радиального пульсирования массы квантовых звезд в собственной потенциальной яме между кулоновским - 3 и гравитационным барьерами. Роль центробежного потенциала считается не существенной.
работы пульсирующих ядерных реакторов в квантовых звездах - пульсарах. При этом модель плотных звезд, как супра-атома, оказалась близкой к модели атома, доказанной в экспериментах Резерфорда (рис. 2 и 3). Таким образом, нами доказано, что пульсирующая поверхность нейтронной звезды формирует скачок с НН, отделяющий обычное вещество, в котором число нейтронов и протонов в ядрах атомов практически одинаково от нейтронного вещества звезды, где нейтронов подавляющее количество (рис. 2 и 3).
7. Предельные энергии космических лучей из квантовых звезд
Считается, что при формировании черных дыр (ЧД) вещество из них не может проникать в Космос. Горизонт событий невращающейся (шварцшильдовской) ЧД находится на так называемом гравитационном радиусе:
Яg = 2GM/c1 * 3 (км) (М/Мо) (9)
Расчеты для нейтронной звезды соотношения (8) и (9) были получены для нейтронной звезды с массой 1,5^М0 - Солнечных масс. Поэтому масса звезд, способных испускать заряженные частицы в Космос, считается ограничивается 3-4 массами Солнца. И если для этих масс провести корректировку соотношений (8) и (9), то получим максимально возможные энергии космических лучей из квантовых звезд в области (2^3) •1020 эВ для звёзд с 3-4 массами Солнца. (Учет кулоновского разрыхления приводит к изменению этих значений в разы).
Заключение
Опираясь на экспериментальные и теоретические исследования, автор опровергает общее заключение сделанное Евгением Ивановичем Забабахиным, согласно которому «несмотря на неустойчивость кумуляции в сплошных средах, она остается очень полезной идеализацией, допускающей точные решения и указывающей как к ней приближаться практически, не рассчитывая, однако, на самофокусировку»1. Именно на самофокусировке вещества, энергии и внешней силы и отражении сходящихся ЭМИП от тех или иных «зеркал», возникающих при генерации новых степеней свободы, как доказывается в этой статье, и основывается формирование открытых и исследованных Высикайло конвективных КДС с ограниченной кумуляцией2. Из-за кумуляции происходит возбуждение в этих структурах новых степеней свободы (вращения, ионизация, возбуждение электронных степеней свободы, нарушение нейтральности и др.). Способностью кумулировать энергию и возбуждать новые степени свободы КДС существенно отличаются от диффузионных структур, открытых Тьюрингом3. Это особенно так в плотных звездах, катодных пятнах, в которых формируются кумулятивные струи положительных ионов, пробивающие и разрушающие металлические катоды4. Здесь модели Тьюринга, опирающиеся только на диффузионные процессы, не уместны. Структуры Тьюринга в принципе не способны на такие явления, так как диссипируют энергию. Процессы кумуляции внешней силы не рассматривались в работах Рэлея, Гудерлея, Ландау, Покровского, М.А. Лаврентьева и Станюковича - ими рассматривалась кумуляция энергии, импульса или массы как динамический (инерционный) процесс без внешней силы. Статическая кумуляция внешней силы впервые нарисована японцем Каваи Наото в 1971 г.5 Этот рисунок концентрического пресса, а, следовательно, и статическая кумуляция внешней силы были описаны Забабахиным в 1974 г.6. О разрушении неограниченной кумуляции из-за усиления новых степеней свободы (при кумуляции происходит усиление отражающих, сходящиеся ЭМИП «зеркал») указывалось ими же7, на примере инерционных или центробежных «зеркал». (Центробежные зеркала работают в 2D пространстве, а кулоновские зеркала в 3D-геометрии8). Открытие КДС Высикайло с ограниченной кумуляцией ЭМИП в работах перечисленных авторов не прослеживалось, как и в фундаментальной работе Зельдовича и Райзера9. В своей монографии Г.И. Баренблатт рассматривает задачи о сильном взрыве (задача Дж.И. Тейлора и Дж. фон Неймана) и о сильном схлопывании (задача К.Г. Гудерлея) как зеркальные проблемы, но и в этой монографии кумуляция рассматривается как самостоятельная задача, отдельная от диссипации10. В данной работе не исследовался синтез (интерференция) кумулятивных и диссипативных процессов в единой КДС. Синтез кумулятивных и диссипативных процессов с формированием обобщенных точек, линий и поверхностей либрации (кумуляции) Выси-кайло-Эйлера рассмотрен только в работах Высикайло11, посвященных архитектуре кумуляции в диссипатив-
1 Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Явления неограниченной кумуляции. М.: Наука, 1988. 171 с.
2 Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического ноля в диссипативных структурах в газоразрядной плазме // ЖЭТФ. 2004. Т. 125. № 5. С. 1071-1081; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Он же. Аналитические исследования ионизационно-дрейфовых волн (3D страт) в наносекундных разрядах // Инженерная физика (2012). № 7. С. 7-44; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment. Part I-III".
3 Turing A.M. "The chemical basis of the morphogenesis." Proc. Roy. Soc. B. 273 (1952): 37-71.
4 Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического ноля в диссипативных структурах; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах.
5 Nakamura Y., Hayase M., Shiga M., Miyamoto Y., Kawai N. "Magnetic Properties of Fe65 (Ni1-x Mn x) 35 Alloys under Hydrostatic Pressure." Journal of the Physical Society of Japan 30.3 (1971): 720-728.
6 См. подробнее в: Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Указ. соч.
7 Там же.
8 Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического ноля в диссипативных структурах.; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Он же. Неустойчивость фокусирующейся массы; Он же. Точки, линии и поверхности либрации (кумуляции) Высикайло-Эйлера в неоднородных структурах в плазме с током // Тезисы докладов 37 Международной (Звенигородской) конференции но физике плазмы и УТС 8-10 февраля 2010 г. Звенигород, 2010. C. 311; Он же. Аналитические {исследования ионизационно-дрейфовых волн.; Он же. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом...
См. гл. 12, посвящённую некоторым автомодельным процессам в газовой динамике, вЖ Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Фи-з^ка ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука, 1966. 688 с.
Баренблатт Г.И. Автомодельные явления - анализ размерностей и скейлинг: Учебное пособие. Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект», 2009. 216 с.
Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического ноля в диссипативных структурах..; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Он же. Неустойчивость фокусирующейся массы; Он же. Точки, линии и поверхности либрации.; Он же.
ных структурах: было проведено1 обобщение задачи Кеплера о движении тел в центральном аттрактивном силовом поле2, задачи Забабахина о вращающейся сходящейся оболочке3 и задачи О. Лаврентьева-Арцимовича, в частности, задачи о магнитных зеркалах - пробкотронах4. Первоисточником для таких обобщений, несомненно, является работа Лагранжа (1772 г.)5. В ней он показал, что в области треугольных точек либрации может происходить фокусировка (кумуляция) массы, ранее распределенной в виде сплошной среды в области двух глобальных аттракторов, вращающихся вокруг общего центра масс. Кумуляция небесной среды осуществляется силовыми потенциалами. Так, в области Юпитера теоретически было предсказано в 1772 г. семейство астероидов - Троянцы. Открытие Троянцев в окрестностях треугольных точек либрации системы Солнце-Юпитер состоялось только в 1906 г. Это явление можно считать примером открытия «само»кумуляции ЭМИП и КДС в сплошной небесной среде, определяемой нелинейной самоорганизацией внешних силовых и инерционных полей от нескольких гравитационных аттракторов во вращающейся системе. И кумуляция, и диссипация (энергии, массы, импульса, заряда, напряженности электрического поля и т.д.) являются общими свойствами любых сплошных сред, обуславливающими формирование в средах неоднородных КДС. Абсолютная нейтральность плазмы - это миф, ограничивающий описание огромного количества «загадочных» явлений микро-, мезо- и макромиров. Автор утверждает и доказывает в своих работах, что именно самоорганизующиеся синергетические электрические поля нескомпенсированного заряда огромного числа более инерционных, чем электроны, ионов определяют кумулятивные явления в +КДС в плазме в лабораториях (в катодных пятнах, фарадеевых темных пространствах, стратах, дугах, электрических шнурах6), в атмосфере (в молниях, синих струях, гигантских струях), в ионосфере (в спрайтах, эльфах) и в Космосе (в квантовых звездах и, по-видимому, в галактиках). Изучать и моделировать кумулятивные явления и самоорганизацию электрических синергетических полей, электронных оболочек Высикайло, обладающих поверхностным натяжением (рис. 2) и др. в плазме и других сплошных средах следует на базе фундаментальных работ Эйлера, Лагранжа, Ломоносова, Тейлора, Покровского, Лаврентьева, Забабахина, Зельдовича, теоремы Гаусса, а не Тьюринга или Приго-жина. Не следует заниматься «лженаукой» и на явно конвективные кумулятивные явления, с обратными связями, искусственно натягивать диффузионные модели Тьюринга-Пригожина. Еще раз подчеркнем, что кумулятивные явления обусловлены свойствами самой среды и свойством синергетических (совместных для огромного числа ионов) полей модифицировать нейтральную среду в среду с объемным зарядом.
В данной работе на базе интерференции кумулятивных процессов, обусловленных гравитацией и диссипативных процессов, определяемых квантовыми свойствами частиц с полуцелым спином и кулоновскими силами в новом качестве подтверждена идея А. Эйнштейна об эквивалентности массы и энергии, проявляющейся в аналогичной функциональности в процессах пульсаций «излишней» энергии в обобщенной задаче Кеплера и «излишней» массы в задаче Высикайло-Чандрасекара о квантовых звездах (гидродинамических карликах -пульсарах). В итоге предложена схема нового ядерного реактора Высикайло, функционирующего на синергетических (совместных) электрических полях, возникающих на короткий миг в пульсарах - негидростатических квантовых звездах. В работе отмечены три косвенных признака ограниченной кумуляции: 1) вращение; 2) нарушение нейтральности; 3) генерация магнитного поля, возникающего при вращении и нарушении нейтральности. Подробно исследованы два из них: вращение и нарушение нейтральности.
Несмотря на исследование, проведенное в данной работе, всего лишь нескольких квадратиков в табл. 1, приведенной в части 1, можно сделать вывод, что окружающий нас мир един и правят в нем не только локальные процессы рождения и гибели (с 0D-геометрией), а также синергетические поля и сложно интерферирующие в пространстве и времени нелокальные 2D или 3D-процессы кумуляции и диссипации, приводящие к радиальным пульсациям энергий и массы в гидродинамических кумулятивно-диссипативных структурах.
Благодарность. Автор выражает благодарность почётному профессору МГУ Р.Н. Кузьмину за участие в обсуждении, критику и моральную поддержку работ автора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М.: Атомиздат. 1966. 200 с.
2. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И., Голубев С.А. Экспериментальное подтверждение существования скачков параметров
газоразрядной плазмы // Письма в ЖТФ. 1986. Т. 12, № 16. С. 992-995.
3. Бабичев В.Н., Высикайло Ф.И, Письменный В.Д. и др. Экспериментальные исследования амбиполярного дрейфа плаз-
мы, возмущенной пучком быстрых электронов // Докл. АН СССР. Физика. 1987. Т. 297. № 4. С. 833-836.
4. Баренблатт Г.И. Автомодельные явления - анализ размерностей и скейлинг: Учеб. пособие. Долгопрудный: Издатель-
ский дом «Интеллект», 2009. 216 с.
5. Борн М. Атомная физика. М:. Мир. 1965. 483 с.
6. Бройль Л. де. Соотношение неопределенностей Гейзенберга и вероятностная интерпретация волновой механики. Пер. с
франц. М.: Мир, 1986. 344 с.
7. Высикайло Ф.И. Аналитические исследования ионизационно-дрейфовых волн (3Б страт) в наносекундных разрядах. //
Аналитические исследования ионизационно-дрейфовых волн (3D страт) в наносекундных разрядах. // Инженерная физика (2012). № 7. С. 7-44; Он же. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом...
Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т. I: Механика. 5-е изд., стереотип. М.: ФИЗ-МАТЛИТ, 2007. 224 с.
Забабахин Е.И., Забабахин Указ. соч.
Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. М.: Атомиздат. 1966. - 200 с.
5 См.: Lagrange J.-L. Essai sur le Probleme des Trois Corps [Essay on the Three Body Problem] 1772. Trans. J.R. Stockton. 24 Oct.
2012. Web. <http://archive.is/2gTtc#selection-47.0-69.34>.
Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического поля в диссипативных структурах..; Он же. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах; Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment. Part I-III".
Инженерная физика (2012). № 7. С. 7-44.
8. Высикайло Ф.И. Архитектура кумуляции в диссипативных структурах. Saarbrucken: Palmarium Academic Publishing,
2013. 352 с.
9. Высикайло Ф.И. Кумуляция электрического поля в диссипативных структурах в газоразрядной плазме// ЖЭТФ. 2004.
Т. 125. № 5. С. 1071-1081.
10. Высикайло Ф.И. Неустойчивость фокусирующейся массы // Международная конф. МСС-09 «Трансформация волн, ко-
герентные структуры и турбулентность» 23-25 ноября 2009 г. Сборник трудов. М.: ЛЕНАРД, 2009. С. 387, 288, 432.
11. Высикайло Ф.И. Самоорганизующиеся скачки с объемным зарядом в фемто-, нано-, мезо- и макроструктурах // Физиче-
ская электроника: Материалы V Всероссийской конференции ФЭ-2008 (26-30 октября 2008 г.). Махачкала: ИПЦ ДГУ, 2008. С. 14-18.
12. Высикайло Ф.И. Скачки параметров неоднородной столкновительной плазмы с током, обусловленные нарушением ква-
зинейтральности // Физика плазмы. 1985. Т. 11. № 10. С. 1256-1261.
13. Высикайло Ф.И. Точки, линии и поверхности либрации (кумуляции) Высикайло-Эйлера в неоднородных структурах в
плазме с током // Тезисы докладов 37 Международной (Звенигородской) конференции по физике плазмы и УТС 810 февраля 2010 г. Звенигород, 2010. C. 311,
14. Забабахин Е.И., Забабахин И.Е. Явления неограниченной кумуляции. М.: Наука, 1988. 173 с.
15. Засов А.В., Постнов К.А. Общая астрофизика. Фрязино, 2006. 496 с.
16. Зельдович Я.Б., Райзер Ю.П. Физика ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений. М.: Наука,
1966. 688 с.
17. Лаврентьев О.А. Предложение О.А. Лаврентьева, отправленное в ЦК ВКП(б) 29 июля 1950 г. // Успехи физических
наук. 2001. Т. 171. № 8. С. 905-907.
18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т. I: Механика. 5-е изд., стереотип. М.: ФИЗ-
МАТЛИТ, 2007. 224 с.
19. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т. V: Статистическая физика. Часть 1. 3-е изд.
М.: Наука, Гл. ред. ФИЗМАТЛИТ, 1976. 584 с.
20. Окунь Л.Б. Формула Эйнштейна: E0 = mc2 - «Не смеётся ли Господь Бог»? // УФН. 2008. Т. 178. № 5. 541-555.
21. Фридман А.М., Бисикало Д.В. Природа аккреционных дисков тесных двойных звезд: неустойчивость сверхотражения и
развитая турбулентность // уФн. 2008. 178. 577-604.
22. Benvenuto O. G., Horvath J. E. "Radial Pulsations of Strange Stars and the Internal Composition of Pulsars." Monthly Notices of
the Royal Astronomical Society 250 (1991): 679-682.
23. Euler L. De motu rectilineo trium corporum se mutuo attrahentium [On the Rectilinear Motion of Three Bodies Mutually Attracted
to Each Other], 1767 Trans. J.R. Stockton. 27 Jan. 2013. Web. <http://www.merlyn.demon.co.uk/euler327.htm#Enestrom327>.
24. Haensel P., Zdunik J. L., Schaeffer R. "Phase Transitions in Dense Matter and Radial Pulsations of Neutron Stars." Astronomy
and Astrophysics 217 (1989): 137-144.
25. Lagrange J.-L. Essai sur le Probleme des Trois Corps [Essay on the Three Body Problem] 1772. Trans. J.R. Stockton. 24 Oct.
2012. Web. <http://archive.is/2gTtc#selection-47.0-69.34>.
26. Nakamura Y., Hayase M., Shiga M., Miyamoto Y., Kawai N. "Magnetic Properties of Fe65 (Ni1-x Mn x) 35 Alloys under Hy-
drostatic Pressure." Journal of the Physical Society of Japan 30.3 (1971): 720-728.
27. Taylor G. "Electrically Driven Jets." Proceedings of the Royal Society of London. A. Mathematical and Physical Sciences
313.1515 (1969): 453-475.
28. Turing A.M. "The Chemical Basis of the Morphogenesis." Proc. Roy. Soc. B. 273 (1952): 37-71.
29. Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment of Surfaces of Charged Plasmoids (from
Atomic Nuclei to White Dwarves, Neutron Stars, and Galactic Cores): Self-Condensation (Self-Constriction) and Classification of Charged Plasma Structures - Plasmoids. Part 1. General Analysis of the Convective Cumulative-Dissipative Processes Caused by the Violation of Neutrality: Metastable Charged Plasmoids and Plasma Lenses." Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 48.1 (2012): 11-21.
30. Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment of Surfaces of Charged Plasmoids (from
Atomic Nuclei to White Dwarves, Neutron Stars, and Galactic Cores): Self-Condensation (Self-Constriction) and Classification of Charged Plasma Structures - Plasmoids. Part II. Analysis, Classification, and Analytic Description of Plasma Structures Observed in Experiments and Nature. The Shock Waves of Electric Fields in Stars." Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 48.3 (2012): 212-229.
31. Vysikaylo Ph.I. "Detailed Elaboration and General Model of the Electron Treatment of Surfaces of Charged Plasmoids (from
Atomic Nuclei to White Dwarves, Neutron Stars, and Galactic Cores): Self-Condensation (Self-Constriction) and Classification of Charged Plasma Structures - Plasmoids. Part III. Behavior and Modification of Quasi-stationary Plasma Positively Charged Cumulative-Dissipative Structures (+CDS) with External Influences." Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 49.3 (2013): 222-234.
Цитирование по ГОСТ Р 7.0.11—2011:
Высикайло, Ф. И. Эквивалентные функциональные свойства массы и энергии при их радиальных пульсациях в 4D пространстве-времени. Часть 2. Кулоновский радиальный пульсар. Новый тип ядерного реактора / Ф.И. Высикайло // Пространство и Время. — 2014. — № 2(16). — С. 67—78. Стационарный сетевой адрес: 2226-7271provr_st2-16.2014.23____________________________________________________________________________________________
