CC BY
87
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ
ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ. СТРУКТУРА ЯДЕР. ФИЗИКА БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ Похмельных Л.А. Email: [email protected]
Похмельных Лев Александрович - кандидат физико-математических наук, исследователь, Центр гидрофизических исследований, физический факультет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва
Аннотация: изложены представления о природе ядерных сил и структуре ядер физики близкодействия: роль связующего посредника между протонами в ядре играет нейтрон, который представляет собой протон с внешней электронной оболочкой, способный поляризоваться в полях протонов. Нейтрон стабилен как внутри, так и вне ядер. Электронная оболочка устойчивая, упругая. Деформация оболочки пропорциональна напряженности внешнего поля. При таких характеристиках радиальная зависимость сил между протонами и нейтронами имеет степень - 5. Этого достаточно для объяснения короткодействия ядерных сил. Представлены модели ядер дейтерия, трития, гелияЗ и гелия 4. Анализ энергий возбуждения ядер элементов показывает, что 1) все атомные ядра состоят из альфа- частиц, сохраняющих свою индивидуальность, 2) в период жизни элемент периодической системы эволюционирует от легкого к тяжелому, 3) рост по Z и A элемента происходит путем достройки последней неполной альфа - частицы или начала формирования новой. Предел роста ядра определяется равенством сил взаимного статического отталкивания протонов и сил взаимного притяжения альфа - частиц на поверхности тяжелых ядер. Альфа-частичная модель атомного ядра требует пересмотра характеристик элементов периодической системы Менделеева.
Ключевые слова: ядерные силы, атомное ядро, ядерная устойчивость, нейтрон, поляризация, альфа-частица.
NUCLEAR FORCES. STRUCTURE OF NUCLEI. SHORT-RANGE
PHYSICS Pokhmelnykh L.A.
Pokhmelnykh Lev Alexandrovich - Candidate of Physical-Mathematical Sciences, Researcher, HYDROPHISICAL RESEARCH CENTER, PHYSICAL DEPARTMENT, LOMONOSOV MOSCOW STATE UNIVERSITY, MOSCOW
Abstract: ideas about the nature of nuclear forces and the structure of short-range physics (SRP) nuclei are presented: the role of a binding intermediary between protons in the nucleus is played by a neutron, which is a proton with an external electron shell that can be polarized in the fields of protons. The neutron is stable both inside and outside the nuclei. The electronic shell is stable, elastic. The deformation of the shell is proportional to the strength of the external field. With such characteristics, the radial dependence of the forces between protons and neutrons has a degree of - 5. This is enough to explain the short-range nuclear forces. Models of deuterium, tritium, helium 3, and helium 4 nuclei are presented. The analysis of the excitation energies of the nuclei of elements shows that 1) all atomic nuclei consist of alpha - particles that retain their individuality, 2) during the life of an element of the periodic system evolves from light to heavy, 3) the growth in Z and A of an element occurs by completing the last incomplete alpha - particle or beginning the
formation of a new one. The limit of the growth of the nucleus is determined by the equality of the forces of mutual static repulsion of protons and the forces of mutual attraction of alpha - particles on the surface of heavy nuclei. The alpha-partial model of the atomic nucleus requires revision of the characteristics of elements in the Mendeleev periodic table. Keywords: nuclear forces, atomic nucleus, nuclear stability, neutron, polarization, alpha particle.
УДК 539.1.01
Введение.
Представления об атомном ядре, его структуре и механизме устойчивости развиваются со времен Э. Резерфорда и Н. Бора. Открытие Дж. Чедвиком нейтрона в 1932 г. дало надежду на решение проблемы удержания протонов в ядре, но эта надежда не оправдалась. Возможности нейтрона не были использованы. «Достижением» многих последующих десятилетий можно считать следующее определение ядерных сил, которое можно найти, задав соответствующий поиск в интернете: «Сильное ядерное взаимодействие (цветное взаимодействие, ядерное взаимодействие) одно из четырех фундаментальных взаимодействий в физике. В сильном взаимодействии участвуют кварки и глюоны и составленные из них частицы, называемые адронами (барионы и мезоны). Оно действует в масштабах порядка атомного ядра и менее, отвечая за связь между кварками в адронах и за притяжение между нуклонами (разновидность барионов - протоны и нейтроны) в ядрах. Благодаря сильному взаимодействию образуются ядерные силы, благодаря которым нуклоны могут образовывать стабильные системы - атомные ядра».
Эта словесная акробатика отражает весь тот маразм, все наукоподобие, в которое постепенно погружалась фундаментальная микро и макрофизика в течение 100 лет после катастрофы в фундаментальных идеях начала ХХ века, когда нормальное вековое поступательное движение физики от принципа дальнодействия (Ньютон, Кулон) к принципу близкодействия через поля (Фарадей, Максвелл) было развернуто вспять на 180о усилиями Эйнштейна, Планка и математиков через:
- отказ от эфира и материальности полей,
- отрицание привилегированных систем отсчета,
- отказ от использования понятия силы в микромасштабах,
- подчинение физики математическому началу абсурдных идей ОТО, СТО и квантовой концепции.
Сто последних лет физика возвращается назад от идей близкодействия к идеям дальнодействия, от приоритета опыта к приоритету математических идей.
Если стряхнуть весь накопленный словесный мусор о ядерных силах, то останется следующее:
1) ядерные силы характеризуются короткодействием,
2) ядерные силы не зависят от заряда частицы,
3) ядерные силы обладают свойством насыщения.
ПРИРОДА ЯДЕРНЫХ СИЛ. ФИЗИКА БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ.
В работах [1][2][4][5] показано, что ОКРУЖАЮЩАЯ НАС ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОПИСЫВАЕТСЯ ЗАКОНАМИ ФИЗИКИ
БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ. Законами не классической электродинамики, не квантовой механики, не ОТО, СТО или стандартной модели. Законами физики близкодействия. Особенно ясно это подтверждается простой зависимостью между собственными частотами колебаний протона (Частота Хюлста H = 1,4206.109 Гц) и электрона (частота Ридберга R = 3,29.1015 Гц ) в атоме водорода:
i = ( г >' (1)
где mp, щ, - инертные массы протона и электрона.
Это фундаментальное соотношение не допускает толкования ни в квантовой механике, ни в классической электродинамике. Выражение (1) позволило исправить значение инертной массы электрона на коэффициент 1,206. (Ранее к новому значению инертной массы электрона приводил только вывод аналитического выражения для расчета ионизационных потенциалов элементов периодической системы [3])
В логике ФБ природа ядерных сил, проблема удержания протонов вместе и структура ядер предстают в следующем виде. 1. СТРОЕНИЕ ЛЕГКИХ ЯДЕР. 1.1. НЕЙТРОН.
Главная ошибка физиков третьего десятилетия ХХ столетия состояла в том, что нейтрон после открытия был принят как самостоятельная независимая частица с зарядом ноль. Нулевой заряд нейтрона описывал факт нечувствительности нейтрона к внешним полям. Нейтрон не проявлял себя как диполь, однако в сильно неоднородном поперечном магнитном поле поток нейтронов раздваивался, что позволяло считать нейтрон мультиполем более высокого порядка [4, с. 305], [5, с. 228].
С точки зрения ФБ нечувствительность нейтрона к внешним полям означает равенство нейтрона нулю по параметру площади взаимодействия sn.
В настоящее время известно, что инертная масса нейтрона больше массы протона на две исправленные массы электрона
тп = тр + 2,53 щ,. (2)
Это доказывает, что нейтрон состоит из протона и двух электронов. Нейтрон может быть представлен в виде протона, покрытого сферическим электронным слоем из двух движущихся электронов. Мы не знаем, сохраняют ли эти электроны свою индивидуальность, вращаясь на близких к протону орбитах, или превращаются в общий стационарный сферический концентрический слой. Это не важно. Важно другое: нейтрон представляет собой сложную структуру, состоящую из противоположно электрически заряженных частиц. Параметр площади взаимодействия нейтрона с внешним полем
Sn = Sp + 2Se = 0. (3)
Структуру свободного нейтрона можно представить в виде Рис. 1.
Рис. 1. Свободный нейтрон. Вешний слой состоит из двух электронов. Это обеспечивает нейтральность нейтрона по параметру s
Нейтрон - стабильная частица как в ядре, так и вне ядра. Об этом свидетельствует срабатывание нейтронных счетчиков при деформации макрообъектов. Это, конечно, не имеет никакого отношения к т.н. холодному ядерному синтезу. Просто нейтроны присутствуют везде.
Ложное мнение о нестабильности нейтрона родилось вследствие наблюдения энергичных электронов в потоках быстрых нейтронов. В ФБ этот эффект естественно объясняется существованием отталкивательной силы, действующей между протоном и электроном на атомных дистанциях и вероятным механизмом формирования быстрых нейтронов из протонов распада и электронов атомных оболочек.
При захвате протонами электронов при распаде ядра часть электронов не попадает на устойчивые нейтронные удаления (термы). Видимо, вокруг протона
помимо устойчивого удаления (терма) электронов, на котором формируется стабильный нейтрон, существует набор квазиустойчивых термов на больших удалениях. Находясь на них, электрон сохраняет связь с протоном только некоторое время, затем связь распадается и электроны распада образуют размытый спектр энергий. Распад нестабильных протон-электронных пар принимается за доказательство якобы нестабильности нейтрона.
1.2. ДЕЙТРОН.
При нахождении нейтрона вблизи протона точечная симметрия электронной оболочки нейтрона нарушается. Нейтрон превращается в диполь. При вступлении протона с поляризованным нейтроном в связь возникает дейтрон (Рис. 2):
Рис. 2. Ядро дейтерия. Электронная оболочка нейтрона деформирована в сторону протона.
Из-за этого заряд нейтрона становится положительным
Из-за деформации поля нейтрон дейтрона приобретает избыточный положительный заряд, проявляющийся в потенциале ионизации дейтерия - 14,9 В, более высоком по сравнению с потенциалом ионизации атома водорода - 13,6 В.
Сила воздействия протона на нейтрон в дейтроне
Fp,D = ^ 2е2 Дг (4)
^ о 1
где параметр Дг - расстояние между центрами зарядов в диполе нейтрона. Естественно считать, что параметр Дг также пропорционален напряженности внешнего поля, т.е. поля протона
Дг ~ £ , (5)
поэтому радиальная зависимость силы между протоном и нейтроном оказывается обратно пропорциональной пятой степени радиуса
1 о 1
~ — 7 . (6)
Этой зависимости достаточно для объяснения короткодействия ядерных сил. Из результата (6) следует фундаментальный вывод: ЯДЕРНЫЕ СИЛЫ - ЭТО СИЛЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРОТОНОВ С ПОЛЯРИЗОВАННЫМИ НЕЙТРОНАМИ.
В этом механизме ядерных сил ядра трития, гелия 3 и гелия 4 выглядят следующим образом:
1.3. ЯДРО ТРИТИЯ (Рис. 3)
Рис. 3. Протон удерживает два поляризованных нейтрона
1.4. ЯДРО ГЕЛИЯ 3 (Рис. 4)
Рис. 4. Два протона связаны одним нейтроном, поляризованным по одной оси в двух
направлениях
1.5. ЯДРО ГЕЛИЯ 4 (Рис.5 )
р 211 р
Рис. 5. Два протона связаны двумя нейтронами, поляризованными в двух направлениях
Опытные данные об энергиях связи ядер изотопов водорода и гелия [6]:
дейтерий - 2,224 Мэв, тритий - 6,257 Мэв, (7)
гелий 3 - 7,718 Мэв, гелия 4 - 20,557 Мэв.
Как видно, альфа - частица является самой энергоемкой частицей природы.
2. СТРУКТУРА ПРОИЗВОЛЬНОГО АТОМНОГО ЯДРА.
Анализ минимальных энергий возбуждений атомных ядер номеров больших двух [4, с. 281], [5, с. 211] приводит к следующим заключениям о структурах и жизни атомных ядер элементов периодической системы Менделеева.
2.1. Все атомные ядра состоят из альфа-частиц, сохраняющих свою индивидуальность. Помимо целых альфа-частиц атомное ядро может содержать одну недостроенную альфа-частицу. Рост атомного ядра по Ъ и А происходит за счет достройки неполной альфа-частицы. До завершения строительства недостроенной альфа-частицы строительство новой альфа-частицы не начинается.
2.2. Число нейтронов в ядре элемента Ъ приблизительно равно числу протонов (с точностью до нескольких избыточных одиночных или спаренных нейтронов):
А ~ 2Ъ. (8)
2.3. Современные представления о значениях атомных весов элементов периодической системы
А>> 2Ъ (9)
сформировались ввиду дефектности атомных ядер по параметру s для внешних полей из-за непрозрачности протона для поля электрона и взаимного наложения поверхностей протонов при взаимодействии с внешними электрическими и магнитными полями (Рис. 6).
Рис. 6. Наложение площадей взаимодействия нуклонов ядра при взаимодействии с внешним полем (Дефект ядра по параметру s)
2.4. В период своего существования элементы периодической системы увеличивают свой номер от легкого до тяжелого за счет захватов протонов и нейтронов, а также обмена ядер электронами с электронными оболочками.
2.5. Предел устойчивости и роста атомного ядра элемента достигается при равенстве взаимных отталкивающих сил протонов ядра и сил взаимного притяжения альфа - частиц у ядерной поверхности.
2.6. За пределами устойчивости ядер элементов активизируется альфа - распад ядер.
ПРИМЕР. Ядро атома 2 Ци.
1) КЛАССИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА: ядро содержит 92 протона и 238 -92 = 146 нейтронов.
2) ФИЗИКА БЛИЗКОДЕЙСТВИЯ: число протонов в ядре соответствует номеру элемента - 92. Высокая стабильность ядра позволяет считать, что ядро состоит из целого числа альфа-частиц. Это означает, что число нейтронов в ядре равно числу протонов - 92. С точки зрения ФБ элемент должен быть записан в виде 1 Ц 2 U.
При пролете во внешних полях площадь взаимодействия ядра с полями значительно меньше суммы площадей 92х разнесенных протонов
su << 92 sp. (10)
Это интерпретируется как превышение числа нейтронов в ядре относительно числа протонов в отношении
k = — = ^^ = 1,587, (11)
Z 92
в то время как согласно ФБ истинное значение k = 1.
Вывод ФБ об альфа-частичном строении ядер элементов периодической системы требует коррекции таблицы Менделеева и индивидуального рассмотрения структуры ядра каждого изотопа элемента.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
Изложенные представления ФБ о механизме ядерных сил позволяют сделать следующие практически значимые выводы:
1. Из факта, что ядра всех элементов периодической системы состоят из альфа-частиц, следует, что нуклоны ядер элементов номеров больше двух не могут быть использованы для искусственной ассоциации в альфа-частицы с целью получения термоядерной энергии. Природа это сделала без нас.
2. Энергия распада тяжелых ядер - это энергия взаимного электростатического отталкивания протонов ядер. Для управляемого ядерного деления с целью получения энергии в принципе могут быть использованы любые тяжелые элементы, в том числе стабильные. Вопрос лишь в методе разделения ядер.
Список литературы /References
1. Похмельных Л.А. 21 см излучение - следствие колебания протона в атоме
водорода. Физика близкодействия. Вестник науки и образования, 2020. № 25 (103).
Ч. 2. С. 5-12.
2. Похмельных Л.А. Частоты колебаний водородоподобных ионов. Физика близкодействия. Вестник науки и образования, 2021. № 1 (104).Ч. 1. С. 6-10.
3. Похмельных Л.А. Аналитическое выражение для расчета ионизационных потенциалов элементов периодической системы. Ж. Прикл. физ., 2002. № 1. 5-24.
4. Похмельных Л.А. Фундаментальные ошибки в физике и реальная электродинамика. М.: «Маска», 2012. С. 354. ISBN 978-5-91146-747-0.
5. Похмельных Л.А. Электрическая вселенная. Под ред. Акад. РАН Д.С. Стребкова. ООО «САМ Полиграфист», 2019. 270 с. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.physlev.pro/ (дата обращения: 22.01.2021). ISBN 978-5-00077-903-3.
6. Таблицы физических величин. Под ред. И.К. Кикоина. М.: Атомиздат, 1976. С. 891.
