Краткие итоги и перспективы исследования строения и свойств атома

© Верин О.Г.

Контакт с автором [e-mail]

Удивительно и странно не то, что электроны в электронных оболочках атомов образуют бозе-конденсат, а то, что мы до сих пор почему-то об этом “не догадывались” и соответственно не рассматривали этот фактор как основополагающий при построении теории атома!

Где же еще, если не в атоме, находится наиболее подходящее место для “конденсации” электронов? Ведь при “нормальных условиях”, существующих вокруг нас, энергия теплового движения очень мала (порядка 0,03 эВ) в сравнении с той глубокой потенциальной “ямой” (это единицы, десятки и даже сотни эВ), в которой находятся электроны в составе атома. Многие десятки электронов “ютятся” в единицах кубических ангстремов объема атома!

_______________________________________________________________________________________

Важно то, что вывод о “конденсации” электронов в электронных оболочках атомов следует непосредственно из анализа накопленных десятилетиями экспериментальных данных, характеризующих свойства и строение атомов, чему, собственно, и были посвящены мои статьи [1-3].

Оказалось, что многоэлектронные оболочки атомов близки к сферической форме. Сумма потенциалов ионизации электронов такой оболочки соответствует (с учетом теоремы о вириале) энергии заряженной сферы того же радиуса с поверхностным зарядом, равным сумме зарядов всех электронов оболочки.

То есть, все электроны, принадлежащие одной оболочке, постоянно сосредоточены на общей для них сферической поверхности!

В то же время, самая первая ближайшая к ядру электронная оболочка всех атомов (кроме водорода), состоящая из двух электронов, является куперовской парой, лежащей в основании формирования всех последующих оболочек.

Эта “базовая” куперовская пара образует первую резонансную оболочку с главным квантовым числом, равным единице, то есть, содержащую один период. С хорошей точностью расчеты показали [2], что электроны “пары” располагаются симметрично с разных сторон от атомного ядра в пучностях резонанса (п=1).

Следующим “сюрпризом”, который принес анализ экспериментальных данных, оказались дробные главные квантовые числа, свойственные многим электронным оболочкам, как в невозбужденном состоянии, так и на возбужденных энергетических уровнях.

Показателен в этом отношении атом лития. Главное квантовое число внешнего электрона атома лития в невозбужденном состоянии равно 8/5, а в возбужденных состояниях эта дробь “дополняется” рядом возрастающих на единицу дробных чисел: 13/5, 18/5, 23/5, 28/5, 33/5 и т.д. Такое гармоническое единство спектров наблюдается и у других атомов, что свидетельствует о возбуждении резонансов электронных оболочек на кратных гармонических составляющих. В совокупности с целочисленными значениями главного квантового числа “параллельные” последовательности дробных величин определяют спектральное многообразие атомов.

Все устройство атома оказывается основанным на резонансных взаимодействиях, включая процесс формирования собственно электронных оболочек в виде бозе-конденсата. Более того, многоэлектронные оболочки атомов имеют сферическую форму именно по той причине, что электроны располагаются на эквипотенциальных поверхностях, “стремясь” приобрести общую частоту и “включиться” в единый резонанс оболочки.

С другой стороны, любой резонанс, как известно, сопровождается интенсивным обменом энергией между разными частями резонирующей системы. Поэтому в резонансных электронных оболочках атомов также существует интенсивный внутренний обмен энергией (массой) между электронами. Этим объясняется наличие центробежной силы, уравновешивающей силу электростатического притяжения электронов к ядру атома!

Таким образом, электроны могут неподвижно зависать над ядрами атомов, что снимает известное противоречие, связанное с “неминуемым” падением вращающихся на орбитах (а, следовательно, излучающих) электронов на ядро.

Сложившаяся в результате исследования картина строения атома даже отдаленно не напоминает существующие ныне представления об устройстве атома с вероятностными орбиталями, “размазанными” по всему пространству.

Квантовая механика “наделила” микрочастицы вещества универсальными волновыми свойствами, которые на самом деле являются одним из проявлений взаимодействия частиц друг с другом. Такое упрощение резко снизило возможности анализа, а разработанная на этой основе квантово-механическая теория атома фактически оказалась ложной.

Электрон в составе атома находится в постоянном взаимодействии с ядром и другими электронами, испытывая на себе мощное воздействие широкого спектра частот колебаний, чем и объясняется возникновение резонансов.

Неопровержимость полученных выводов, базирующихся на надежной экспериментальной основе, и та пропасть, которая обнаружилась между ними и существующей “умозрительной” теорией атома, говорят сами за себя.

Что же делать со всем этим? Отвернуться и не заметить уже не получится!

Однако главная трудность заключается не в том, что нужно переработать почти все, что касается теории атома. Основная проблема состоит в инерции мышления, в необходимости переосмысления сложившихся десятилетиями стереотипных представлений о микромире.

Ярким примером такого рода являются диаграммы Гротриана, в которых дробные значения главного квантового числа возбужденных состояний “помечены” целочисленными величинами и “отнесены” к неким квантовым состояниям атомного остова и самого электрона на возбужденном уровне.

Новая теория микромира должна базироваться на анализе реальных волновых и колебательных процессов, которые являются формой и способом существования мельчайших частиц материи.

Переход от “господства формализма” к осознанному анализу волновых и колебательных процессов микромира, несомненно, послужит мощным толчком для развития, как фундаментальной науки, так и прикладных исследований.

Кардинальная революционная ломка научных представлений в прошлом всегда была сопряжена с мощным всплеском исследований и с новыми достижениями в научно-техническом прогрессе. Нынешний “очередной” этап переосмысления природы микромира по своим последствиям может превзойти все предыдущие аналогичные “революции” в науке.

Новые подходы (в том числе, с учетом резонансных явлений в микромире), несомненно, помогут сдвинуть с “мертвой точки” создание экологически чистой энергетики, усовершенствовать методы получения химических соединений и материалов с заданными свойствами, разработать принципиально новые технологии получения высокотемпературных сверхпроводников и т.д.

Приведем здесь еще раз сформулированные на основе экспериментальных данных закономерности строения и свойств атома.

Законы формирования электронных оболочек атомов:

Закон 1. Электронные оболочки атомов являются резонансными образованиями, которые могут возбуждаться как на основной частоте, так и на гармонических составляющих. При этом главное квантовое число соответственно может принимать как целочисленные, так и дробные значения.

Закон 2. Многоэлектронные оболочки атомов имеют сферическую форму, вследствие чего сумма всех потенциалов ионизации оболочки соответствует (с учетом теоремы о вириале) энергии заряженной сферы такого же радиуса с зарядом, определяемым количеством электронов в оболочке.

Закон 3. В электронной оболочке атома электроны встраиваются в общий резонанс, теряя свои индивидуальные свойства, в результате чего электронная оболочка приобретает свойства бозе-конденсата.