Особенности ядерной изомерии 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Особенности ядерной изомерии



Согласно современным представлениям, ядро атома может находиться в разных энергетических состояниях, отличающихся друг от друга значением спина и четностью. Проекция спина может принимать целый ряд дискретных значений. Энергетические состояния подразделяются на основное и возбужденные. Основное состояние соответствует минимальному уровню энергии ядра. Энергия возбужденного ядра выше. При возвращении ядра в основное состояние избыток энергии превращается в энергию излучения. Существуют и долгоживущие возбужденные состояния ядра, которые называются изомерами.

Рисунок 1. Изображения некоторых энергетических состояний ядра Li6

Согласно данной модели, каждому энергетическому состоянию соответствует уникальная пространственная конфигурация ядра. С этой точки зрения ядерным изомером следует называть не только долгоживущие состояния, но и абсолютно каждую уникальную пространственную конфигурацию. Так как для группировки нуклонов в ядре в модели используются физические законы, по которым нуклоны могут взаимодействовать друг с другом только при параллельной ориентации спинов, то проекция спина ядра на ось симметрии (ось измерения) всегда совпадает с полным спином. Таким образом, модель уточняет положения существующего математического описания, в котором заведомо подразумевается, что величина спина и его проекции отличаются друг от друга. Чем больше у среднестатистического нуклона соседних нуклонов с ядерными силами притяжения, тем больше нуклон сжимается. При переходе ядра из возбужденного состояния в состояние с меньшим уровнем энергии происходит сжатие нуклонов, сопровождающееся выбросом излишней массы посредством излучения. Похожие процессы наблюдал Владимир Полянский в своих экспериментах с металлическими кольцами. Металлические кольца излишнюю энергию колебаний интенсивно сбрасывают посредством излучения до тех пор, пока амплитуда колебаний не снизится до оптимальной для резонансной частоты. Резонансная частота зависит от механических параметров кольца, которые неизменны. При оптимальной амплитуде колебаний на резонансной частоте излучения не происходит. Газовые кольца, в отличие от металлических, при излучении сбрасывают излишнюю массу. Механические параметры кольца при этом изменяются, соответственно изменяется и резонансная частота колебаний. Энергия излучения выбрасываемой излишней массы пропорциональна разнице резонансных частот.

При обратном переходе ядра в состояние с большим уровнем энергии происходит расширение нуклонов, сопровождающееся всасыванием недостающей массы из окружающей газоподобной среды. Резонансная частота колебаний тоже изменяется, но излучения не происходит, так как происходит обратное явление – захват массы. Если оба состояния имеют одинаковый уровень энергии, то не происходит ни излучения, ни всасывания. Резонансные колебания нуклонов, при этом, могут продолжаться сколь угодно долго. Причиной каждого перехода ядра из одного состояния в другое является внешнее воздействие, столкновение атомов друг с другом в частности. Соответственно, частота переходов растет с ростом температуры вещества. Спонтанных переходов быть не может.

Для каждой конфигурации однозначно можно определить относительные координаты каждого нуклона. Это означает, что можно вычислить такие физические характеристики ядра, как спин, четность, магнитный момент, внутренний электрический квадрупольный момент, энергия связи. Кроме того, можно визуально определить, какому состоянию соответствует данная конфигурация (основному или возбужденному). Минимальной энергии ядра должна соответствовать максимальная энергия связи и, предположительно, сферическая форма с нулевым внутренним электрическим квадрупольным моментом.

Рисунок 2. Степени упаковки нейтронного остова ядра C12

На рисунке выше показан ряд изомеров ядер изотопа С12. В пятой комбинации два слоя протонов. В одном слое два протона вращаются вокруг нейтронной оси, поэтому связанные с ними электронные лепестки тоже вращаются и не могут слипнуться с лепестками других атомов. То есть, эти лепестки химически инертны. Во втором слое протонов находится четыре протона с чередованием направления спина. У связанных с ними электронов тоже меняется направление орбитального вращения, электронные лепестки плотно слипаются друг с другом и укорачиваются. Лепестки сильно притягиваются друг к другу потому, что в местах соприкосновения поверхности двигаются в одном направлении. Четыре электронных лепестка слипаются в единую электронную оболочку торообразного вида, поэтому лепестки не могут слипнуться с лепестками других атомов. То есть, эти лепестки тоже химически инертны. Таким образом, можно сделать вывод, что атом, ядро которого имеет такую конфигурацию, химически инертен, то есть, не способен вступить в химическую реакцию. Химически инертен и атом, ядро которого имеет первую конфигурацию. У этого ядра в единую электронную оболочку торообразного вида слипаются уже не четыре, а шесть лепестков. Итог тот же – электронная оболочка инертна. Остальные четыре комбинации являются ядрами химически активных атомов – у двух атомов валентность равна двум и у двух валентность равна четырем. Таким образом, переменная валентность химического элемента связана с различием в пространственной конфигурации ядер атомов.

Рисунок 3. Ядра C12 с Q0=0

Нулевому внутреннему электрическому квадрупольному моменту со сфероидальной формой соответствует только шестая конфигурация ядра. Эта комбинация имеет самый компактный нейтронный остов и самое равномерное распределение протонов. В данном случае центром нейтронного остова является четверка слипшихся в кольцо нейтронов с чередующимся направлением спина. Поэтому каждый из двух торцов кольца является нейтральным к ядерным силам и одинокий нейтрон к торцу кольца может прилипнуть любым торцом. Таким образом, количество ядер с такой упаковкой должно быть ровно четыре. Две комбинации совершенно идентичны при повороте одной из них на 180 градусов. Поэтому уникальных комбинаций всего три. У двух комбинаций Jп=0-, у третьей комбинации Jп=2+. Экспериментальные данные:Jп=0+. Ни одна из трех комбинаций не может быть основным состоянием. Такие данные у первой комбинации, но она имеет плоскую форму, а не сфероидальную. Это становится не существенным при нулевом спине. Внешний электрический квадрупольный момент Q связан с внутренним электрическим квадрупольным моментом Q0 соотношением: Q= Q0*J(2J-1)/(J+1)(2J+3). Если J=0, то Q=0 при любом значении Q0.

Таким образом, подобрана пространственная конфигурация ядра, удовлетворяющая экспериментальным данным для основного состояния изотопа С12. Она должна обладать наибольшей энергией связи. Это вполне вероятно, потому что здесь шесть нуклонов имеют тройную ядерную связь, а в ранее рассмотренных комбинациях - только четыре. Там две пары осевых нуклонов прижимаются к нейтронному кольцу только гравитационными силами.

Пространственные конфигурации для основного состояния других изотопов должны подбираться аналогичным образом. Из всех конфигураций с экспериментальными значениями спина и четности выбирается та, которая, при логических рассуждениях, должна иметь максимальную энергию связи.

Владимир Яковлев, lun1@list.ru, http://logicphysic.narod.ru, январь 2008 года

Происхождение ядер атомов

Во-первых, теория происхождения ядер атомов должна найти физические процессы, способные создать условия для образования ядер атомов. Во-вторых, теория должна объяснить экспериментально наблюдаемое распределение в природе химических элементов и их изотопов. Одним из направлений исследований является создание новых ядер методом слияния двух уже существующих ядер. Сверхтяжелые ядра создаются с помощью ускорителей. На экспериментальных термоядерных реакторах пытаются создать условия для слияния самых легких ядер. И условия эти (высокая температура и большое давление) не удается создать уже полвека. А условия для образования тяжелых ядер еще более жесткие. Такие условия, может быть, возникают лишь при взрывах звезд. Но взрыв не может создать распределение элементов, похожее на реально существующее в природе. Сторонники горячего синтеза ядер считают, что большинство ядер синтезируются звездами. Но литий, бериллий и бор таким образом синтезироваться не может. Появление этих элементов объясняют существованием реакций скалывания на ядрах C, N, Fe. Но здесь есть некое несоответствие экспериментальным данным. Если распространенность ядер C, N, Fe одинакова и в солнечном и в космическом излучении, то доля Li, Be, B чрезмерно завышена в космическом излучении. Отношение первичных ядер (C, N, Fe) к вторичным (Li, Be, B) в космическом излучении от галактических источников на четыре порядка отличается от расчетной величины, в том случае, если ядра летят прямолинейно. В этом случае при расчете используется средняя плотность вещества на прямолинейном пути, из чего рассчитывается количество столкновений с веществом первичных ядер (C, N, Fe), способных отколоть от этих ядер вторичные ядра (Li, Be, B). Для получения экспериментального значения доли вторичных ядер плотность вещества должна быть на четыре порядка больше реальной. Для выхода из данного затруднения решили, что излучение распространяется циклически, многократно проходя по Галактике. Данное объяснение не убедительно, так как излучение фиксируется по направлению от конкретных источников (ядро Галактики, сверхновые звезды, пульсары, черные дыры, двойные звезды и пр.), к тому же никак не объясняет близкое к нормальному распространение в космическом излучении одних элементов (O, Ne, Mg, Si и пр.) и повышенное распространение других элементов (F, Sc, V и пр.) в диапазоне от кислорода до железа. В добавок к этому, в космическом излучении фиксируется чрезмерно пониженное содержание ядер водорода и гелия, чему не найдено внятного объяснения. Попытка объяснить влиянием других источников космического излучения не серьезна при измерении космического излучения по направлению от конкретных источников.

Высокая температура и давление нужны для того, чтобы преодолеть силу отталкивания протонов разных ядер. Другие направления исследований исходят из того, что ядра образуются методом постепенного добавления нейтронов с последующим бэта-распадом ядра. В этом случае отпадает надобность в высокой температуре и большом давлении. При моделировании процессов холодного синтеза использовалась теория расширяющейся Вселенной, согласно которой Вселенная возникла из одной точки в результате взрыва. Из такого начального условия следует, что время существования Вселенной конечно. Автором предлагаются другие начальные условия – Вселенная не расширяется и не сжимается, а время ее существования бесконечно. Слипание нейтрона с ядрами атомов может происходить даже в глубоком вакууме и при сверхнизких температурах. Именно такие условия существуют и существовали всегда повсюду во всей Вселенной, за исключением малой ее части, занятой звездами и планетами. Межзвездное и межгалактическое пространство не пустое – в нем содержится водород очень низкой плотности. Этот водород и является источником нейтронов при предположении, что нейтрон и атом водорода являются разными состояниями (разновидностями) одной и той же комбинации электрона и протона. То есть, атом водорода и нейтрон могут переходить друг в друга в зависимости от степени возбуждения. При таких условиях синтез химических элементов легко можно представить как постепенное слияние нейтронов с последующим бэта-распадомлишних нейтронов. Часть возможных вариантов слияния показана в таблице ниже. В ячейках таблицы содержатся ссылки - обозначения ядер атомов. При щелчке по ссылке откроется трехмерная механистическая флеш-модель ядра с данным обозначением. Первый столбец таблицы содержит нумерацию строк таблицы. Во втором столбце - обозначения операции над ядрами. В третьем столбце – количество нуклонов в ядрах, обозначения которых содержатся в соответствующей строке.

 

  Различные конфигурации стабильного изотопа, переходящие друг в друга при модификации
  Конфигурации, претендующие на основное состояние стабильного изотопа
  Конфигурации нестабильного изотопа, распадающиеся только после модификации
  Конфигурации, подверженные b-(бэта-минус) распаду
  Конфигурации, подверженные b+(бэта-плюс) распаду
  Конфигурации, подверженные p (протонному) распаду
  Конфигурации, подверженные a (альфа) распаду
  Конфигурации со смешанным распадом
+n Строка конфигураций получена прилипанием нейтрона к конфигурациям, расположенным выше в таблице
b- Строка конфигураций получена при b-распаде конфигураций, расположенных выше в таблице
m Строка конфигураций получена при модернизации конфигураций, расположенных выше в таблице

 

1     H1 H1 H1 H1 H1 H1 H1 H1 H1 H1 H1 H1
2 m 1 n n n n n n n n n n n n
3 +n 2 n2_0 n2_0 n2_0 n2_0 n2.0v2 n2.0v2 n2_1 n2_1 n2_0 n2_1 n2.0v2 n2_1
4 b- 2   H2.0 H2.0 H2.0 H2.0v2 H2.0v2 H2.1 H2.1 H2.0 H2.1 H2.0v2  
5 +n 3 n3.1_2v2 H3.1_2v2 H3.1_2v2 H3.1_2v7 H3.1_2v6 H3.1_2v5 H3.1_2v4 H3.3_2v1 H3.1_2v3 H3.1_2v8 H3.1_2v1 n3.1_2v1
6 +n 3     He3.1_2v1 He3.1_2v6 He3.1_2v5 He3.1_2v4 He3.1_2v3 He3.3_2v1 He3.1_2v2 He3.1_2v2    
7 +n 4 n4.0v2 H4.0v2 He4.0v2 He4.0v3 He4.0v1 He4.0v4 He4.1v1 He4.1v2 He4.1v3 He4.1v3 H4.0v1 n4.0v1
8 +n 4 n5.1_2v2 H5.1_2v2 He5.1_2v2 He5.1_2v5 He5.1_2v1 He5.1_2v3 He5.1_2v6 He5.1_2v7 He5.1_2v9 He5.5_2v2 H5.1_2v1 n5.1_2v1
9 m 5         He5.1_2v8         He5.5_2v1    
10 b- 5       Li5.1_2v5 Li5.1_2v9 Li5.1_2v2 Li5.1_2v4 Li5.1_2v7 Li5.1_2v9      
11 m 5       Li5.1_2v3 Li5.1_2v4 Li5.1_2v8 Li5.1_2v6 Li5.1_2v11        
12 +n 6 n6.1v1 H6.1v1 He6.1v1 Li6.1v1 Li6.1v8 Li6.2v2 Li6.1v5 Li6.2v1 Li6.1v9 He6.3v2 H6.0v1 n6.0v1
13 m 6   H6.1v2 He6.1v2   Li6.1v2 Li6.1v2 Li6.1v7 Li6.1v3 Li6.3v1 He6.3v1 H6.3v1 n6.0v2
14 +n 7 n7.3_2v1 H7.3_2v2 He7.3_2v4 Li7.3_2v6 Li7.1_2v1 Li7.3_2v2 Li7.3_2v12 Li7.3_2v1 Li7.5_2v1 He7.5_2v2 H7.7_2v2 n7.1_2v1
15 m 7   H7.3_2v3 He7.3_2v2     Li7.3_2v1 Li7.3_2v8 Li7.3_2v4 Li7.5_2v2 He7.7_2v1 H7.7_2v1 n7.5_2v1
16 b- 7 H7.3_2v1 He7.3_2v5 Li7.3_2v11 Be7.3_2v3 Be7.1_2v1 Be7.3_2v1 Be7.3_2v2 Be7.3_2v1 Be7.5_2v1 Li7.7_2v1 He7.7_2v1 H7.5_2v1
17 +n 8 H8.2v1 He8.2v1 Li8.2v2 Be8.2v4 Be8.1v1 Be8.2v1 Be8.1v2 Be8.2v1 Be8.3v2 Li8.3v1 He8.3v1 H8.3v1
18 m 8 H8.2v2 He8.2v2 Li8.2v3 Be8.2v5 Be8.1v1 Be8.0v1 Be8.2v6     Li8.2v1 He8.0v2 H8.0v1
19 +n 9 H9.5_2v1 He9.5_2v1 Li9.5_2v1 Be9.5_2v2 Be9.3_2v1 Be9.1_2v1 Be9.3_2v2 Be9.3_2v1 Be9.7_2v1 Li9.15_2v1 He9.1_2v1 H9.1_2v1

Разработчики теории холодного синтеза столкнулись с рядом трудностей. Первое затруднение заключается в том, что гелий три, захватывая нейтрон, стремится скорее распасться, чем образовать гелий четыре (переход из строки 6 в строку 7 в середине таблицы). Хотя никто и не отрицает, что малая часть He3 путем захвата нейтрона все же может превратиться в He4. Сформулированные выше условия холодного синтеза позволяют обойти это затруднение – при бесконечном времени маловероятное событие превращается в неизбежность. Механистическая модель ядра атома позволяет получить еще и обходной путь получения ядер He4. Согласно этой модели бэта-распад нейтрона происходит лишь при достаточно сильном возбуждении нейтрона. В условиях же низкой плотности частиц и ядер и при отсутствии магнитных и электрических полей вероятностьбэта-распада нейтрона должна резко уменьшаться. В этом случае также вероятным становится переход в строку 7 не через центр таблицы, а двумя потоками со стороны флангов. Первый поток: H2(+n) – H3(+n) – H4(b-) –He4. Второй поток: n(+n) – n2(+n) – n3(+n) – n4(b-) – H4(b-) – He4. В существовании нейтронных комплексов из 2,3 и 4 нейтронов нет ничего необычного, так как такие комплексы (и даже n6) зафиксированы экспериментаторами даже в земных условиях.

На пути дальнейшего синтеза ядер возникает еще большее затруднение – ядра Не5 и Li5 в земных условиях не существуют. Оцененной экспериментаторами ширине распада порядка 1мэВ соответствует время жизни порядка E-20 сек. О вероятности того, что за такое время в сверхразряженной среде к ядру успеет прилипнуть еще один нейтрон, даже и не стоит говорить. Попробуем теперь взглянуть на эту ситуацию с точки зрения механистической модели. Ядро Li5 имеет избыток протонов и в любых условиях, из-за отталкивания друг от друга протонов, оно будет мгновенно распадаться. Совершенно иная ситуация в ядре Не5. В этом ядре излишек нейтронов. При отсутствии возбуждающих факторов неизбежно должна уменьшаться вероятностьбэта-распада лишнего нейтрона, благодаря чему данное ядро вполне может дожить до захвата еще одного нейтрона. По мнению автора, наиболее высоки шансы у состояния He5.5_2v1, выделенного в таблице желтым цветом. Есть небольшая вероятность и фланговых обходов: n (+n) – n2(+n) – n3(+n) – n4 (+n) – n5(+n) – n6(b-) –H6(b-) – Li6. Но наиболее реальным видится третий канал для преодоления данного препятствия – слипание ядер гелия не с одним нейтроном, а с нейтронной парой: Н4(+n2) – H6(b-) – Li6.

Третьим барьером для холодного синтеза является отсутствие в природе стабильных ядер с восемью нуклонами. По логике последовательности стабильных ядер, стабильным должно быть ядро Be8. Но это ядро сразу после образования распадается на две альфа-частицы. Механистическая модель показывает, что такой распад возможен только из состояния Be8.0v1, обозначенного в таблице зеленым цветом. В остальных состояниях в условиях отсутствия возбуждающих факторов ядро вполне жизнеспособно и способно выполнить захват нейтрона. Достаточно высокое измеренное среднее время жизни и у соседних ядер He8, Li8, B8 (от 0,1сек до 0.9 сек). Нет ничего удивительного в том, что часть этих ядер способна в любых условиях дожить до столкновения с нейтроном и превратиться в стабильный Ве9. Ну а дальше для холодного синтеза выложена ровная дорожка – стабильные ядра следуют друг за другом.

Так как при холодном синтезе в ядра с бОльшим количеством нуклонов превращается только часть ядер с меньшим количеством нуклонов, то относительная распространенность химических элементов во Вселенной должна падать с увеличением количества нуклонов в ядре. Именно такое распределение и наблюдается в области тяжелых ядер за некоторыми исключениями, которые легко объяснить радиоактивным распадом. Но в области легких ядер наблюдаются огромные отклонения от ожидаемой кривой распределения.

Z Химический элемент Распространенность
1 H (водород) 3,5*E+8
2 He (гелий) 3,5*E+7
4 Be (бериллий) 2*E-1
6 C (углерод) 8*E+4
8 O (кислород) 1*E+5

Существует глубокий минимум в области лития, бериллия и бора и максимум распространенности углерода и кислорода. Такие экспериментальные данные сводят на нет рассуждения выше. Должен существовать канал ядрообразования, который скачком перепрыгивает через область лития, бериллия и бора. Углерод и кислород в основном состоят из изотопов C12 и O16, ядра которых упрощенно можно представить в виде механической смеси трех альфа-частиц в первом случае и четырех альфа-частиц во втором случае. Но при холодном синтезе слияние альфа-частиц абсолютно невозможно. И снова вернемся к гипотезе, что при отсутствии возбуждающих факторов, в условиях низкой плотности частиц и ядер и при отсутствии магнитных и электрических полей вероятность бэта-распада нейтрона должна резко уменьшаться. В этом случае атомы He3 и He4 могут существовать в форме нейтронных комплексов n3 и n4, слияние которых и образует праядра C12 и O16.

 

Владимир Яковлев, lun1@list.ru, http://logicphysic.narod.ru, февраль 2009 года

Содержание основных положений пирамидной модели ядер атомов

  1. Внутреннее строение атома водорода.
  2. Графические обозначения нуклонов.
  3. Физические причины проявления ядерных сил.
  4. Принципы взаимодействия нуклонов.
  5. Физическая сущность дефекта масс.
  6. Строение многоэлектронного атома.
  7. Физические причины квантования электронных орбит в атоме.
  8. Место и роль нейтрона в ядре.
  9. Место и роль протона в ядре.
  10. Взаимопревращения протона и нейтрона в ядре атома.
  11. Физические причины существования химически активных атомов.
  12. Процессы излучения-поглощения атомом кванта света.
  13. Физические причины смещения спектра излучения.
  14. Принципы распределения протонов и нейтронов в ядрах атомов.
  15. Вычисление спина и четности ядра атома по известной конфигурации.
  16. Строение атома гелия и его ядра.
  17. Физические причины существования инертных атомов.
  18. Физическая сущность изомерных состояний атомов.
  19. Необходимость расширения классификации атомов.
  20. Кристаллические и капельные свойства ядер.
  21. Причины необходимости механического воздействия для начала химической реакции.
  22. Принципы изоляции кулоновского взаимодействия протонов.
  23. Физический смысл ядерных оболочек.
  24. Соотношение количества нейтронов и протонов в долгоживущих ядрах атомов.
  25. Конфигурации ядер атомов с положительной валентностью, с осевым нейтроном.
  26. Конфигурации ядер атомов с положительной валентностью, без осевого нейтрона.
  27. Особенности конфигураций ядер атомов с отрицательной валентностью.
  28. Конфигурации ядер со смешанной валентностью.
  29. Зеркальные ядра (Li7, Be7)
  30. Особенности конфигураций ядер инертных атомов.
  31. Сцепление ядерных слоев нуклонной осью.
  32. Сцепление плоских ядерных слоев нейтронными кольцами.
  33. Вероятность существования ядра в каком-либо состоянии.
  34. Варианты основных состояний четно-четных ядер с N=P.
  35. Варианты основных состояний четно-четных ядер c N>P.
  36. Физические причины существования разной валентности.
  37. Физические причины феномена магических чисел.
  38. Расчет энергии связи ядра.
  39. Периодичность химических свойств элементов первого и второго периода.
  40. Периодичность химических свойств элементов четвертого периода.
  41. Периодичность химических свойств элементов пятого периода.
  42. Периодичность химических свойств элементов шестого периода.
  43. Периодичность химических свойств элементов седьмого периода.
  44. Определение параметров элементов острова стабильности.

 

Основные положения модели

1 Cтроение электрона и протона, физические основы электрических сил были рассмотрены автором в основных положениях вихревой двухколечной модели стабильных элементарных частиц материи. В данной модели электрон и протон имеют вид комбинации двух вихревых колец – слипшихся задними торцами в электроне и передними торцами в протоне. Электрические свойства частиц определяются джетами – воронкообразными вихрями, формируемые кольцевым вращением от торцов на оси вращения. Рано или поздно, во время процесса сближения протона и электрона, под действием электрических сил, сливаются в единый вихрь джеты обеих частиц, в результате чего образуется атом водорода. Из-за наличия свойств инерции, при сближении происходит не столкновение частиц, а вращение вокруг центра масс. После прекращения всех переходных процессов на орбите с установившимся балансом сил притяжения и отталкивания, электрон должен вращаться в экваториальной плоскости протона по эллиптической траектории, частным случаем которой является круговая траектория. Сам электрон способен создать только электронный диск в виде растянутого обруча. А джеты, при вовлечении во вращение окружающий эфир, создают объемную оболочку атома, защищающую со всех сторон от проникновения во внутрь частиц с малой энергией. Примитивным аналогом атома водорода является девочка, прыгающая со скакалкой, к середине которой привязан маленький легкий предмет. Быстро вращающаяся скакалка сформирует реально наблюдаемую глазом оболочку. Если предмет, подобный раскручиваемому объекту, кинуть в эту оболочку, то с большой вероятностью он может отскочить от нее. Но чем больше его скорость, тем больше вероятность, что он проскочит оболочку насквозь.

Рис.1. Атом водорода без оболочки и с оболочкой

При определенных вынужденных условиях, электрон падает на протон и продолжает вращаться вокруг него по экваториальной ложбинке. Здесь формируется новый баланс сил притяжения и отталкивания. Кулоновские силы толкают электрон и протон друг к другу, а извергающийся из экваториальной ложбинки эфир отталкивает электрон. Атом водорода и нейтрон не участвуют в кулоновских взаимодействиях, потому что в них джеты электрона и протона связаны друг с другом в единый вихрь и не распространяются в пространстве.

2 Нейтрон будем обозначать белым кругом, а протон – цветным. Направление вектора спина будет указывать стрелка внутри круга. Будем считать, что наличие спина сопровождается у нуклонов наличием экватора и полюсов. Стрелка одновременно указывает и направление от одного полюса к другому. Плоскость экватора проходит посередине нуклона и перпендикулярна вектору спина. Если вектор спина перпендикулярен плоскости рисунка, то крестиком обозначается направление от наблюдателя, а точкой обозначается направление к наблюдателю.

Рисунок 2. Графические обозначения нуклонов

3 Кулоновское взаимодействие протонов, осуществляемое джетами, которые формируются за пределами полюсов, начинает проявляться только на расстояниях между полюсами соседних протонов, больших размера протона. На меньших расстояниях джеты просто не успевают сформироваться. Поэтому при тесном соприкосновении протонов кулоновское взаимодействие можно не учитывать. На таких малых расстояниях действуют только ядерные силы. Физической причиной проявления ядерных сил является вихревое взаимодействие вихревых колец в составе протона и нейтрона, вихревое поле которых затухает в пространстве пропорционально кубу расстояния. Поэтому на малом расстоянии нуклоны взаимодействуют только по правилам взаимодействия вихрей. По этим правилам нуклоны могут слипаться и торцами и экваторами, если в месте слипания одинаковое направление и кольцевого и тороидального вращения вихревых колец.

4 Возможные варианты разрешенных контактов нуклонов показаны на рисунке ниже.

Рисунок 3. Разрешенные контакты двух нуклонов

Следует особо отметить, что крайний справа вариант слипания теоретически возможен, потому что при тесном соприкосновении протонов джеты и сопутствующие им кулоновские силы не формируются. Так как протон составляет единый комплекс с одним из электронных лепестков атома, то слипаться он может только с одним из внутренних нуклонов, то есть только с одним из нейтронов ядра. Поэтому два крайних справа варианта в долгоживущих атомах вообще не реализуются. Если в ядре между торцами протонов, находящихся на одной линии, есть промежуток, то кулоновское отталкивание протонов исключается только с помощью экранирования. В противном случае ядро атома либо меняет конфигурацию, либо разваливается кулоновскими силами.

5 Слипание сопровождается давлением вихревых колец нуклонов друг на друга, которое нарушает баланс сил в каждом кольце. Усиленное внешнее давление сильнее сжимает кольца. Лишний объем эфира, который не умещается в новую одежду меньшего размера, сбрасывается в окружающую среду через передние торцы. Здесь он превращается в направленный поток эфира, который разгоняет другие объекты, находящиеся на пути потока, увеличивая их кинетическую энергию. У вихревых колец уменьшается масса, но увеличивается скорость вращения (закон сохранения момента вращения). Процесс слипания заканчивается установлением нового баланса сил в каждом вихревом кольце. Уменьшение массы при слипании называется дефектом масс. Чем он больше, тем больше притяжение, тем больше энергии нужно для отрыва нуклонов друг от друга. Поэтому дефект масс принято переводить в единицы энергии, а саму энергию принято называть энергией связи.

6 Фундаментальное положение модели - периодичность химических свойств и периодичность строения электронных оболочек атома жестко связаны с периодичностью строения его ядра. Так как электроны намного меньше ядра атома и массой и размерами, то все физические и химические свойства атома определяются строением ядра. Форма электронной оболочки атома зависит от формы и структуры ядра. Объемное распределение нейтронов и протонов в ядре является причиной, а конфигурация электронной оболочки является следствием этой причины. Каждый протон ядра двумя своими джетами механически связан только с одним электроном оболочки атома. Этот электрон вращается вокруг протона по одной из квантованных эллиптических орбит. В большинстве случаев траектории электронных орбит простираются от границы атома до экваториальной ложбины протона. При своем движении электрон и его джеты увлекают во вращение окружающую среду, образуя электронный лепесток. Совокупность всех электронных лепестков и есть электронная оболочка атома.

7 Причина квантования электронных орбит скрыта в механизме механического взаимодействия связанных друг с другом одного электрона и одного протона, каждый из которых вращается вокруг собственной оси. Квантование, вообще, повсеместно распространено в механических системах, имеющих колебательные и вращательные степени свободы, и наблюдается даже в системах астрономического масштаба. По экспериментально выведенной формуле (закон Боде-Тициуса), орбиты планет квантуются. По этому закону расстояния планет до некой воображаемой сферы, радиусом 0,4 а.е., подчиняются геометрической прогрессии - каждое следующее расстояние в два раза больше предыдущего. По этому закону Юпитер не пятая, а шестая планета. Место пятой планеты занимает пояс астероидов. Мало того, процесс квантования продолжается в планетных системах. Самым ярким примером является система Земля-Луна. Луна повернута к Земле всегда одной и той же стороной. Это значит, что за время существования системы Земля-Луна собственное вращение Луны вокруг своей оси полностью успело засинхронизироваться с вращением Луны вокруг Земли.

8 Нейтроны могут быть стабильными только в ядре атома. Вне ядра нейтроны долго не живут. Согласно экспериментальным данным, нейтрон, также как и атом водорода, распадается на электрон и протон. Тогда вполне логично предположить, что нейтрон является аналогом атома водорода. Только у него электрон занимает максимально близкую к протону орбиту. Такую орбиту он может занимать только при отсутствии возбуждающих факторов, а именно - в центре ядра атома. Вся совокупность нейтронов в центре ядра является каркасом для пространственного распределения протонов. Нейтрон, расположенный на поверхности ядра, не имеет защитного барьера от внешних толчков. Любой толчок может привести к возбуждению электрона. При этом электронная оболочка нейтрона превращается в электронную оболочку атома, а на месте нейтрона в ядре атома остается только его ядро - протон.

9 Протон в ядре следует рассматривать как единую систему вместе с окружающей его электронной оболочкой. Если электронная оболочка возбуждена, то она является частью общей оболочки атома. Если не возбуждена, то является оболочкой только одного нейтрона. Внутри ядра все нуклоны являются нейтронами. Электронная оболочка внутреннего нейтрона не может возбудиться, так как окружена со всех сторон другими нуклонами. На поверхности ядра электронная оболочка нейтрона под действием внешних толчков может возбудиться и стать частью общей оболочки атома. На поверхности же ядра остается протон, который был ядром нейтрона.

10 Если протон в результате внешнего воздействия попадает внутрь ядра, то связанный с ним электрон при очередном сближении с протоном попадает в ловушку - ему блокируется доступ за пределы ядра. После некоторого времени переходных процессов он вынужден уже вращаться по стационарной круговой орбите по экваториальной ложбине протона. В результате такого захвата электрона с электронной оболочки атома происходит превращение протона в нейтрон. Может происходить и обратное явление. Если нейтрон переместится на окраину ядра, то в результате внешних воздействий электрон может покинуть стационарную орбиту в нейтроне и стать составной частью электронной оболочки атома.

11 Если электронный лепесток одинок, то при одном и том же состоянии энергии электрона, по поправкам Зоммерфельда, форма траектории электрона может изменяться. При этом электронный лепесток либо толстеет и сильно укорачивается, либо худеет и сильно удлиняется. И в моменты удлинения резко повышается вероятность соприкосновения и слипания с подобным электронным лепестком какого-либо другого атома. Слипание осуществляется по законам взаимодействия вихрей, при этом образуется механическое соединение атомов. Совсем другие события происходят, если рядом с электронным лепестком находятся соседи – другие электронные лепестки данного атома. В этом случае форма траектории электрона резко искажается. Если соседи с двух сторон, то форма траектории становится похожа на треугольник с закругленными углами. Соседние лепестки слипаются, если в месте слипания направления движения электронов совпадают. Связанные друг с другом слипшиеся лепестки сильно укорачиваются и уже не способны менять форму и удлиняться при одном и том же уровне энергии. При этом вероятность соприкосновения с электронным лепестком другого атома становится незначительной. Изменение длины лепестка становится возможным только при изменении энергии электрона.

Рис. 4. Форма траектории электрона в связанном электронном лепестке



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2021-05-27; просмотров: 128; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.145.64.132 (0.043 с.)