Йохан Керн. Набросок наглядной модели атомного ядра

В статье дана наглядная гипотеза строения модели атомного ядра
на основе известных экспериментальных фактов. Все ядра состоят
только из электронов и протонов.

1. Общеизвестные наблюдения и сделанные на их основе предположения

Наблюдение (замечание) 1.

1. Известно, что ядрами испускаются альфа-частицы, нейтроны, бета-частицы, а когда тяжёлое ядро разваливается на части, то этими частями оказываются другие, меньшие по весу ядра и нейтроны. Это заставляет предполагать, что как ядра, так и указанные частицы имеют подобную друг другу форму, которая позволяет им складываться в одно целое, и они сохраняют её даже тогда, когда являются частью другого ядра.

Если можно предположить, что из нескольких маленьких шаров можно выплавить больший, то никак нельзя представить, чтобы из большего шара сами по себе могли бы выплавляться меньшие по размеру шары, причём всегда одной и той же величины. Уже само по себе точное самопроизвольное разделение на доли определённого количества (порционирование) представляется невозможным.

В природе существует самопроизвольное разделение на капли определённой величины при вытекании жидкости из узких отверстий. Но это предполагает наличие не только определённых устройств, но и различения верха и низа. Существует ещё образование капель в атмосфере, но эти капли имеют различную величину.

Предположение 1.

При термоядерном синтезе составляющие частицы ядра не сплавляются в некоторое подобие капли, а сохраняют свою форму и индивидуальность, подвергаясь разве что только некоторой упругой деформации.

Поэтому английское и немецкое название синтеза (Fusion, Verschmelzung — сплавление, от слова плавить или расплавить) является в принципе неправильным и вводит нас уже чисто терминологически в заблуждение.

Наблюдение 2.

То есть, оперируя с площадью сечения как с весом, мы в данном случае не будем замечать нашей ошибки.

Предположение 2:

Все “ядра” имеют одинаковый линейный размер (одинаковую длину), но различное сечение.

Наблюдение 3.

Но это не означает, что электрон сам по себе притягивается (прижимается) к протону с некоторой определённой силой (или наоборот), так как в этом случае нейтрон не распадался бы самопроизвольно на свои составляющие части.

Сила, объединяющая протон и нейтрон в одно целое, появляется только при наличии всех трёх элементов (двух протонов и одного электрона) и только тогда, когда электрон находится между двумя протонами.

Рис. 1-1. Дейтрон. Большой синий круг — протон. Меньший жёлтый круг — электрон.
Электрон условно показывается меньшим по размеру. Цвета частицам приданы также условно.

3. Единственным ядром с атомным весом 2 является дейтрон. Дейтерий образуется из двух атомов водорода. Если предположить, что два атома водорода летят навстречу друг другу так, как показано на рис. 1-2 a, то после их столкновения может получиться атом дейтерия, показанный на рис. 1-2 b ниже.

Рис. 1-2. При столкновении двух атомов водорода может получиться атом дейтерия.

а) Два сталкивающихся атома водорода. b) Возможный результат столкновения — атом дейтерия

4. Ядро, состоящее из трёх нуклонов, уже допускает различные варианты. Возможны два протона и один нейтрон или же два нейтрона и один протон. Оба эти варианта существуют. Один из них тритон, который состоит из одного протона и двух нейтронов. На рис. 1-3 ядро трития (тритон) показано в виде трёх протонов и двух электронов. Исходя из того, что протоны, очевидно, отталкиваются друг от друга, протоны вытянуты в ”линеечку”. К этому же положению приводят и соображения симметрии.

На рис. 1-4 показано ядро лёгкого гелия. Оно состоит из двух протонов и одного нейтрона. На нашем рисунке это три протона и один электрон. Все три протона связаны одним электроном и располагаются поэтому симметрично относительно друг к другу.

Рис. 1-4. Возможный вид ядра лёгкого гелия ²He³

Так как на основании Предположения 1 нейтрон не является слиянием протона и электрона в виде капельки жидкости, то их форма сохраняется. И потому протоны на рис. 1-4 должны быть все равноправны и располагаться симметрично относительно электрона.

Поэтому, исходя из рис. 1-4 мы должны принять, что силы, объединяющие протоны в одно целое, должны существовать и при указанном расположении протонов относительно друг друга. В конце этой статьи, в гл. 4 даётся несколько иное обоснование наличия этих сил (рис. 4-3).

В данной статье далее до гл. 4 будет принято, что электрон является своего рода клеем для объединения протонов в одно целое. При этом электрон может находиться только между протонами, но ни в коем случае не сбоку.

5. Ядер с атомным весом 4 могло бы быть уже более двух вариантов. Первым вариантом могло бы быть ядро водорода из трёх нейтронов и одного протона. Однако такое ядро неизвестно. Подобно строению тритона, все нуклоны выстроились бы вдоль одной линии. Однако уже тритий является радиоактивным, подверженным распаду. По-видимому, устойчивость ещё менее присуща ядру из четырёх нуклонов, вытянутых вдоль одной линии. О возможных причинах этого будет сказано позднее.

Ядром с атомным весом 4 могло бы быть и ядро лития ³Li⁴, состоящее из трёх протонов и одного нейтрона. Если представить, что электрон находится в центре тетраэдра, то четыре протона должны были бы находиться в его вершинах. Но такого ядра тоже не существует. Возможно, это ещё один намёк на то, что то, что мы считаем рисунками ядер, на самом деле только изображение их сечений? (См. Предположение 2, пункт 3) Тогда такого ядра, действительно, быть и не должно.

Почему четыре протона не могут находиться в одной плоскости вокруг электрона (Рис. 1-5)? Можно предположить, что они находились бы слишком близко друг к другу, что энергетически невыгодно.

Рис. 1-5. Так могло бы выглядеть гипотетически возможное ядро ³Li⁴.

Из этого наблюдения мы делаем вывод, что электрон может служить для связи не более, чем трёх протонов.

6. Единственным известным нам ядром с атомным весом 4 является ядро ²He⁴, состоящее из двух протонов и двух нейтронов, называемое часто альфа-частицей. Оно получается добавлением к ядру ²He³ (рис. 1-4) нейтрона. Из соображений симметрии оно, скорее всего, выглядит так, как показано на рис. 1-6. Здесь каждый из электронов связывает одновременно три протона. Вследствие этого энергия связи ядра гелия намного выше, чем энергия связи двух ядер дейтерия. Но чисто геометрически вполне можно сказать, что ядро ²He⁴ состоит из двух дейтронов, двух соседствующих ядер дейтерия.

Рис. 1-6. Сечение модели альфа-частицы, ядра атома гелия ²He⁴.

Конструкция ядра изотопа гелия ²He³ получается удалением правого или левого протона из ядра гелия ²He⁴ вместе с электроном, с которым он связан. С этой точки зрения ядро ²He³ можно считать базовым ядром гелия, а ²He⁴ является изотопом.

7. Гелий мог бы иметь практически бесконечное число изотопов. Для этого достаточно к каждому из протонов (на рис. 1-6 ) дополнительно пририсовывать ещё один нейтрон, как показано на рис. 1-7, где операция дорисовывания доведена до получения ядра ²He¹⁰. (Протоны, принадлежащие исходному ²Не⁴ показаны более тёмными). При этом, к сожалению, образуются ряды нуклонов, выстроенные в одну линию, а мы уже видели, что подобные цепочки, повидимому, неустойчивы при числе нуклонов вдоль одной линии более трёх (См. пункт 5).

Рис. 1-7. Возможное сечение ядра изотопа гелия ²He¹⁰.

Протоны исходного ²Не⁴ показаны более тёмными.

Эту ситуацию можно было бы обойти, пристраивая нейтроны к протонам по линии, перпендикулярной плоскости рисунка или наклонно к ней. Идя по этому пути, мы действительно могли бы получить умопомрачительное число изотопов гелия. Но, как уже отмечалось выше, подобное, по-видимому, невозможно, так как то, что нам известно о якобы ядрах, на самом деле только информация об их сечениях. Поэтому из плоскости рисунка выходить нельзя. То есть, отсутствие огромного числа изотопов гелия является ещё одним намёком на то, что ядра атомов являются продолговатыми объектами (см. Предположение 2), наподобие сосисок или даже колец (тороидов).

Любой выход за пределы плоскости каждый раз убеждал бы нас в том, что должны существовать варианты, которых на самом деле нет. Вследствие этого мы далее не будем пытаться выходить за пределы плоскости, считая Предположение 2 в достаточной мере доказанным.

Ещё один довод в пользу предположения 2 будет приведён в конце статьи, в гл. 5.

Предположение 3

В теле ядра электроны являются своего рода клеем, с помощью которого объединяются протоны. Протоны никогда не соприкасаются друг с другом. Электроны также никогда не соприкасаются друг с другом. Электрон всегда находится между протонами. Электрон может связывать не более 3 протонов.

Предположение 3 дополнительно обосновывается в гл. 4, исходя из свойств частичек электрического поля.

2. Принципы образования ядер с числом нуклидов более 4

1. Перейдём теперь к литию с атомным весом 7. Один из возможных видов его ядра показан на рис. 2-1 а. Он получен из рис. 1-6 своего рода отражением относительно крайнего справа протона. Конечно, это можно было бы сделать и иным способом (рис. 2.1 с). Не менее симметрично смотрится вариант, показанный на рис. 2-1b.

Так как на рис. 2-1а присутствуют два электрона, связанные только с двумя соседними протонами, то средняя энергия связи на нуклон здесь несколько меньше, чем у гелия ²He⁴.

Рис. 2-1а. Возможный вариант сечения ядра ³Li⁷.

Рис. 2-1 b. Другой возможный вариант сечения ядра ³Li⁷.

Оба эти варианта имеют некоторый недостаток. Рисунок 2-1а плох тем, что он слишком вытянут в длину. Вряд ли настоящее ядро может иметь такой вид. Рисунок 2-1b более компактен, но плох тем, что не все электроны имеют связь с тремя протонами.

Обоих этих недостатков лишён рис. 2-1с, показанный ниже. Он также образован из рис. 1-6, но не отражением от кранего справа протона, а от нижнего. Все электроны имеют тройную связь, и сечение кажется ещё более компактным.

Рис. 2-1с. Наиболее симметричное и компактное возможное сечение ядра ³Li⁷.

Конструкцию второго стабильного изотопа ³Li⁶ можно получить удалением одного из верхних или нижних на рисунке протонов вместе с электроном, с которым он связан.

2. Конструкция сечения ядра ²Не⁴ кажется слишком идеальной, чтобы природа не повторила её без каких-либо изменений. Два таких ядра можно соединить с помощью электрона, что показано на рис. 2-2а. На нём ядра гелия показаны голубоватым, а электрон жёлтым цветом.

Рис. 2.2 а. Таким можно бы представить ядро ⁴Ве⁹.

Так как каждый электрон может быть связанным с тремя протонами, то к этой конструкции может быть добавлен ещё один протон, показанный на рисунке зелёным цветом.

В результате проделанных мысленных операций на рис 2-2а оказались показанными в связном виде все элементы ядра ⁴Ве⁹.

Добавление указанного протона, разумеется, заставило бы ядра гелия несколько повернуться, чтобы достичь равновесия действующих на них сил. Тогда это ядро может стать примерно таким, каким оно показано на рис. 2-2b.

Действительно ли оно такое? По крайней мере, мы в этом случае имели бы объяснение, почему единственный устойчивый изотоп берилия имеет именно эти составляющие.

3.Чем отличаются ядра атомов от самих атомов? Атомы имеют число электронов, соответствующее заряду ядра. Когда у атома заполнена одна электронная оболочка, и у очередного атома на новой оболочке находится всего один или два электрона, то нельзя сказать, что это некрасиво, что это не смотрится. Как-никак, а новый слой (оболочка) электронов должен с чего-то начаться.

Ядро же атома является в известном смысле совершенно независимым образованием. Вид ядра должен смотрется, должен быть обоснован. На мой взгляд, каждое ядро должно быть своего рода совершенством.

Если обратить внимание на то, что многие ядра с порядковым номером до 20 имеют одинаковое число протонов и нейтронов, то можно себе представить, что они состоят из определённого числа последовательно связанных друг с другом ядер дейтерия, дейтронов.

Возможный вид ядра бериллия ⁴Ве⁹ с этой точки зрения показан на рис. 2-3а. Оно состоит из вращательно-симметрично расположенных четырёх дейтронов (двух зелёных и двух голубых) и одного нейтрона (показан розовато-сиреневым цветом). Этот нейтрон резко нарушает симметрию ядра.

Так и хочется сказать, что нейтрон здесь лишний. Или же наоборот, что к этому ядру надо добавить ещё несколько нейтронов?

Рис. 2-3а. Возможный варианта сечения ядра ⁴Ве⁹.

На рис. 2-3b показан более симметричный вариант. В нём нет элементов врашательной симметрии. Но в наличии хотя бы зеркальная симметрия (если не обращать внимание на раскраску). Он также состоит из четырёх ядер дейтерия ( трёх голубых и одного зелёного) и одного нейтрона (показан розово-фиолетовым цветом), но он не имеет резко выпирающих элементов. Вид ядра гораздо более компактный по сравнению с рисунком 2-3а.

Вариантов построения ядра ⁴Ве⁹ можно придумать не менее десятка. Наиболее компактным является, пожалуй, вариант, показанный на рис. 2-3b.

Естественно, у бериллия также может быть множество изотопов. Они здесь не обсуждаются.

4. Добавлением одного дейтрона к последним рисункам может быть получено ядро бора ⁵В¹¹.

На рис. 2-4а показан возможный вариант ядра ⁵В¹¹. Оно содержит два нейтрона, показанных зелёным цветом.

На рис. 2-4b это же ядро показано состоящим из пяти ядер дейтерия и одного нейтрона. Нейтрон, показанный розовым цветом, нарушает симметрию сечения, однако трудно сказать, что он лишний. Как раз наоборот, он заполняет пустоту, образованную симметричным расположением пяти ядер дейтерия (поворотная симметрия).

Рис. 2-4b. Более компактный вариант ядра ⁵В¹¹.

Рисунок 2-4а более симметричен (двойная зеркальная симметрия), но менее компактен. Кроме того, хочется спросить, почему здесь только два нейтрона? При четырёх нейтронах рисунок казался бы более логичным.

Поэтому мне кажется, что рис.2-4b более соответствует реальности.

5. Идею рис. 2-4b можно продолжить с ядром углерода.

На рис. 2-5а показан возможный вариант ядра углерода ⁶С¹², составленный из 6 ядер дейтерия с 6-кратной поворотной симметрией. Рисунок всем хорош, но внутри содержит огромное пустое пространство. Элементы ядра легко могут быть приведены в колебательное движение относительно друг друга.

Рис. 2-5а. Возможный вид ядра ⁶С¹², состояюего из 6 атомов дейтерия.

Если каждое второе ядро дейтерия, показанные на рис. 2-5а мысленно повернуть на 180 градусов, оставив неподвижными точки контакта с другими ядрами дейтерия, то мы получим положение, показанное на рис. 2-6b. У этого сечения сохранена только трёхкратная поворотная симметрия, но оно кажется гораздо более компактным.

Рис. 2-5b. Более компактный вариант сечения ядра ⁶С¹².

Сечение по рис. 2-5а требует для своего создания меньше энергии, чем сечение по рис. 2-5b. С этой точки зрения можно было бы сказать, что его существование гораздо более вероятно. Но с этой точки зрения нельзя оправдать существование любых ядер, кроме ядра лёгкого водорода.

Единственным сравнением в пользу того или иного вида сечения может быть только его действительная энергия, запасённая в ядре.

Одним из критериев в пользу того или иного вида сечения является, кроме того, устойчивость ядра. Кажется очевидным, что привести в колебательное движение относительно друг друга гораздо легче элементы сечения по рис. 2-5а. Оно кажется менее устойчивым. А так как ядро углерода ⁶С¹² весьма устойчиво, то ему больше должно подходить сечение по рис. 2-5b.

Далее будут указаны ещё и другие аргументы в пользу того или иного вида сечения ядра.

6. Каждое новое сечение ядра требует некоторой изобретательности для нахождения не только достаточно симметричной, но и достаточно компактной картинки. В этом нет ничего удивительного. Уж чего-чего, а изобретательности у природы хватает. Она никогда не повторяется.

Покажем теперь ещё возможный вид сечения ядра кислорода ⁸О¹⁶, состоящего из 8 ядер дейтерия (Рис. 2-6а). На нём показан наиболее лёгкий для построения вариант с 8-кратной поворотной симметрией. Его недостатком, как и у ядра углерода по рис. 2-5а является то, что его элементы легко могут быть приведены в колебательное движение относительно друг друга. Такое, возможно, могло бы при соответствующей раскачке привести к его разрушению.

Однако, это ядро является весьма стабильным.

Рис. 2-6а. Возможный вариант построения ядра кислорода ⁸О¹⁶.

Рис. 2-6b. Более компактный вариант ядра кислорода.

На рис. 2-6b все сечения дейтерия повёрнуты так, чтобы по возможности заполнить внутреннюю полость, образованную на рисунке слева. При этом для наибольшей компактности и наибольшей стабильности может быть сохранена только 4-кратная поворотная симметрия. При менее компактной конструкции симметрия может быть 8-кратной (рис. 3-2 слева).

3. Ядра, более тяжёлые, чем ядро кислорода. Для чего ядрам атомов нужны нейтроны?

1. Ядро кислорода по общепринятой теории имеет “магическое число” 8. По общепринятой теории имеются следующие “магические числа”

По предлагаемой гипотезе никакие “магические числа” не нужны, т. к. она опирается исключительно на физические экспериментальные факты. Никакой магии, никакой мистики.

Из приведённых выше рисунков видно, что от числа нуклонов действительно кое-что зависит. Например, элементы ядра трития (рис. 1-3) из-за его длины легко могут быть приведены в колебательное движение относительно друг друга. Возможно, это может быть одной из причин его радиоактивности.

Модель ядра гелия ²He⁴ (рис. 1.6) с этой точки зрения кажется значительно более стабильной. Кстати, это ядро также является магическим. Но чисто визуально “немагическое” ядро ⁴Ве⁹ на рис. 2-3b вовсе не кажется гораздо менее устойчивым по сравнению с “магическим” ядром гелия. Рассматривая другие модели ядер, мы можем убедиться, что устойчивость ядра по предлагаемой гипотезе вряд-ли однозначно зависит от номера ядра.

Кстати, ядро изотопа берилия ⁴Ве⁸. по-видимому, надо считать магическим: число его нуклидов рано 8. Но этот изотоп неустойчивый! Прокол в этаблированной теории?

(Это ядро легко получается из рис. 2-3а при удалении нейтрона, показанного на рисунке сиреневым цветом.)

Разумеется, “магические числа” являются ничем иным, как проявлением предрассудков. В том случае, когда явное суеверие проявляют учённые, исследователи, они в таких случаях говорят: “Я во все эти суеверия, конечно, не верю, но на всякий случай постучу по дереву”.

2. Показывать в данной статье все ядра подряд, очевидно, было бы неразумным. В статье не преследуется цель утверждать, что ядра выглядят именно такими, как их представил автор, а только предположение, что возможно, они могут выглядеть так или примерно так. Поэтому, чтобы уменьшить объём статьи, надо выбрать только некоторые. Но какие? Разумеется, прежде всего именно “магические”, так как они якобы являются более устойчивыми.

Ядра с “магическими числами” 2 и 8 уже показаны, поэтому следующим у нас будет ²⁰Са⁴⁰. У него сразу 2 “магических” числа 20 и 40.

Рис. 3-1. Возможное сечение ядра кальция ²⁰Са⁴⁰.

На рис. 3-1 ядро кальция представлено из компактного варианта ядра кослорода (рис. 2-6b), состоящего из 8 ядер дейтерия, и расположенного вокруг него кольца из 12 ядер дейтерия. Несколько менее компактное ядро кислорода, имеющее 8-кратную симметрию, показанное на рис. 3-2 слева, всё ещё помещается внутри кольца из 12 ядер дейтерия, как это видно на рис. 3-2 справа.

Рис. 3-2. Сечение ядра кослорода 16-8 О и ядра кальция ²⁰Са⁴⁰.

В чём “магика” числа 20? Возможно, как раз в том, что оно состоит из суммы чисел 8 и 12. Оба эти числа делятся на 4. Для нашего случая важно, что компактный вариант ядра водорода с небольшим зазором помещяется внутри кольца из 12 ядер дейтерия.

Конечно, проще всего построить ядро кальция по принципу, показанному на рис. 2-5а или 2-6а: собрать в круг 20 ядер дейтерия и дело сделано. Но тогда внутри этого круга будет огромная пустая полость. Чтобы этого избежать, оказалось возможным расположить внутри 8 ядер дейтерия, а это по рис. 2-6b компактное ядро кислорода. Снаружи же с небольшим зазором как раз есть место для кольца из 12 ядер дейтерия.

Получившийся рисунок имеет 4-кратную поворотную симметрию.

Можно представить себе ядро кальция, состоящее из суммы двух колец с числом ядер дейтерия 7 и 13, 6 и 14 или даже 5 и 15. Как мы увидим далее, в этом случае может найтись разумное применение для нейтронов, имеющихся у изотопов кальция.

3. Следующим у нас будет ядро никеля с “магическим” числом 28. Число 28 у никеля соответствует числу ядер дейтерия, содержащихся у ядра никеля. Кроме того, ядро никеля может содержать от 2 до 7 нейтронов.

На рис. 3-3 показано сечение ядра никеля ²⁸Ni⁶⁰, содержащее внутреннее кольцо из12 ядер дейтерия и наружное кольцо из 16. Внутри полости, образуемой внутренним кольцом из ядер дейтерия может располагаться до 4-х нейтронов (показаны красным цветом).

Можно предположить, что внутреннее и наружное кольца могут состоять из соответственно 11 и 17, 10 и 18 или даже из 9 и 19 ядер дейтерия.

4. Когда для проверки рассматриваемой гипотезы я в первый раз проходил по очереди все ядра, то не обращал особого внимания на изотопы, так как нет никаких проблем дорисовать к любому ядру практически любое число нейтронов. Но вот дошла очередь до урана, и мне пришлось задуматься. Как добавление трёх нейтронов к ядру ⁹²U²³⁵ может резко изменить свойства ядра и сделать из легко разрушаемого (с помощью медленных нейтронов) ядра довольно стабильное ядро? Я стал искать такие места в ядре, где посредством добавления нейтрона можно было бы изменить его устойчивость.

Сперва я стремился сделать зазор между внутренним и наружным кольцом из ядер дейтерия как можно меньше. Тогда, как мне казалось, ядро будет более устойчивым, так как возможная амплитуда колебаний элементов наружного кольца будет минимальной. Но в этом случае я не находил разумного применения для нейтронов.

С точки зрения химии имеет значение только число элементов дейтерия (точнее, разность между числом протонов и электронов. Но нейтроны состоят из нейтральных пар протон-электрон, и не влияют на эту разность). Для чего служат нейтроны?

Рис. 3-4. Возможный вид ядра циркония (4 + 12 + 24 ядер дейтерия)

Об их возможном значении я начал догадываться, когда стал увеличивать зазор между дейтериевыми кольцами. Это будет показано на возможных вариантах ядер циркония и олова, двух очередных “магических” ядер.

На рис. 3-4 ядро циркония содержит уже три дейтронных кольца, из 4-х, 12-и и 24-х ядер дейтерия. В чём “магика” числа 40? Возможно, как раз в том, что его сумму можно составить из этих трёх чисел: 4, 12 и 24. Все эти числа делятся на 4 и потому все эти дейтронные кольца имеют как минимум 4-хкратную симметрию.

Расстояние между кольцами такое, что позволяет поместить между колцами по крайней мере 16 нейтронов. На рисунке показано 11 жёлтых между двумя внешними кольцами и 2 тёмносиних нейтрона между двумя внутренними кольцами. Но вы видите, что ещё есть место для одного жёлтого и двух темносиних нейтронов. Мне хотелось этим подчеркнуть, что не все пустые места должны быть заполнены.

Все нейтроны играют здесь роль дистанцеров, ограничивая возможные относительные перемещения колец или же амлитуду колебаний их элементов.

5. На рис. 3-4 показан возможный вариант ядра олова, также содержащий три дейтронных кольца с 10-ю, 16-ю и 24-мя ядрами дейтерия.

Рис. 3-4. Возможный вариант сечения ядра олова.
Кольца содержат внутреннее — 10, среднее — 16, наружное — 24 ядра дейтерия.
Показано положение только нескольких нейтронов.

Так как кольца из ядер дейтерия обладают положителыным зарядом, то они должны отталкиваться друг от друга. При этом на внутреннее кольцо должны действовать сжимающие силы, а наружное кольцо должно растягиваться.

На этом рисунке я старался найти такие места для нейтронов, где они служили бы не просто дистанцерами, а действительно связывали два соседних кольца. Такие места нашлись для нейтронов, показанных красным цветом. Их электроны (показаны кружками меньших размеров) прижаты к зазору между двумя протонами, принадлежащим соседним кольцам. Именно такие места “должны искать” электроны. В этом случае нейтрон играет не только роль дистанцера, но связывает два соседних кольца. При этом не только уменьшается возможность колебаний (элементов) колец относительнодруг друга, но и силы, растягивающие наружное кольцо, при этом должны уменьшаться.

Между двумя внутренними кольцами есть пять подобных мест для нейтронов (показаны только три). В этом же зазоре показан и жёлтый нейтрон, сдвинутый вдоль зазора примерно на 36° относительно красного. Вблизи этого места нет возможности для того, чтобы связать с помощью нейтрона два протона, принадлежащих соседним кольцам. Таких мест тоже пять.

Между двумя наружными кольцами также показан красным цветом нейтрон, связывающий два протона, принадлежащих соседним кольцам. Для того, чтобы это стало возможным, пришлось немного сместить положение протонов среднего кольца, между которыми находится нейтрон. Этим самым увеличилось расстояние между этими протонами. Поэтому среднее кольцо уже не может иметь 16-кратную симметрию. Но, так как наружное кольцо содержит 24 дейтрона, то возможна 8-микратная симметрия для наружных колец, если в их зазоре разместить со сдвигом в 45° 8 нейтронов. Таким образом два наружных кольца могут быть восьмикратно связаны друг с другом. Это, разумеется, должно увеличить прочность наружного кольца и уменьшить склонность его элементов к колебаниям относительно элементов среднего кольца.

Подобные связи между кольцами позволяют понять, что дополнительные нейтроны могут послужить упрочнению ядра. Это может объяснить, почему, например, U238 менее радиоактивен, чем U235.

6. На рис. 3-5 показан ещё один возможный вариант ядра олова, также на основе трёх колец из ядер дейтерия, в этот раз соответственно из 5-и, 15-и и 30-и ядер.

Рис. 3-5. Возможный вариант сечения ядра олова.
Кольца содержат внутреннее - 5, среднее - 15, наружное - 30 ядер дейтерия.

Все три кольца имеют как минимум 5-и кратную симметрию. При данном соотношении числа ядер дейтерия в кольцах оказалось возможным соединить два внутренних с помощью пяти нейтронов (помечены жёлтым цветом).

Два наружных кольца имеют очень большой зазор между собой. Но оказалось, что их всё-таки можно связать между собой.

1) На рисунке вы видете 7 голубых нейтронов, помеченных цифрой 1. Они все связаны с наружным кольцом.

2) Протоны голубых нейтронов связаны с коричневыми протонами среднего кольца с помощью 7-и красных нейтронов, помеченными цифрой 2.

3) Эти же протоны голубых нейтронов связаны с фиолетовыми протонами среднего кольца с помощью 7-и красных нейтронов, помеченными цифрой 3.

Таким образом, 7 точек наружного кольца связаны со средним кольцом каждая с помощью трёх нейтронов.

Но этого мало. Обратите теперь внимание на голубой нейтрон, помеченный цифрой 4. К электрону (маленький кружок) голубого нейтрона 4 слева прикасается протон красного нейтрона 2. Это ещё одна связь наружного кольца с внутренним.

Точно такая же связь осуществляется с помощью голубого нейтрона 5 и красного нейтрона 3. Читатель может убедиться, что между каждой парой красных нейтронов 2 и 3 может быть помещён ещё один (голубой) нейтрон 1 (всего 6 дополнительных нейтронов) и каждый из них будет осуществлять двойную связь наружного кольца со средним. Я не стал эти 6 нейтронов показывать, чтобы не усложнять рисунок.

Мы видим из этого рисунка, что дейтронные кольца ядер могут совершенно различными способами связываться с помощью нейтронов. Возможно, это и есть основное “предназначение” нейтронов в ядрах, если, конечно, вообще допустимо говорить о “целях” природы.

7. Сказанное выше позволяет предположить, что ядра изотопов одного и того же элемента могут иметь различное строение и отличаться не только числом нейтронов, но и различным соотношением числа ядер дейтерия в кольцах.

4. Превращение и разрушение элементов, радиоактивность атомов

1. Выше было показано, что предлагаемая модель ядра может не только представить различные ядра, но и объяснить некоторые их свойства. В частности, можно показать механизм, каким образом нейтроны, определяющие наличие изотопов ядра, могут влиять на его прочность.

В представляемой модели ядра в значительной мере изменилась роль нейтронов. Если по принятой модели нейтроны входят практически во все ядра (кроме ядра лёгкого водорода), то по предлагаемой модели нейтроны входят только в те ядра, состав которых отличается от кратного числа ядер дейтерия.

2. Из практики известно, что с увеличением порядкового номера химического элемента, ядра становятся всё более неустойчивыми, а с некоторого момента долгоживущие ядра просто уже не могут образовываться.

Новая модель объясняет это с легкостью. Наружные кольца ядер становятся всё больше, внутри их находится всё больший заряд, и с какого-то момента сила, действующая на разрыв кольца, должна становиться слишком большой. Никакие “магические” числа тут помочь не могут.

3. Существование колец из ядер дейтерия может наглядно объяснить большую энергию, выделяемую при развале тяжёлых ядер. При разрыве кольца оно должно отбрасываться из-за взаимодействия с оставшейся внутренней частью ядра, а так как обе части ядра имеют значительный заряд, то при этом должна выделиться огромная по величине энергия.

4. Чего мы ещё не касались, это превращение ядер и объяснение того, как медленный нейтрон, именно медленный, может вызвать развал ядра, что для нашей модели, по-видимому, означает разрыв наружного кольца.

Чтобы объяснить эти события, надо сначала обсудить природу сил, приводящих к образованию ядер, более тяжёлых, чем лёгкий водород. Прежде всего, мы должны объяснить силы, удерживающие вместе составные части ядер дейтерия.

В монографии автора [1] было показано, что электрические поля или потоки частиц электрического поля должны состоять из двух различного рода частиц. Эти частицы подобно газу заполняют всё пространство и летят во всех направлениях, но никогда друг с другом не сталкиваются. В соответствии с [1] электроны и протоны не обладают различными зарядами, а состоят из различных материалов. Эти материалы такие, что потоки частиц электрического поля одного рода проникают сквозь поверхность электрона (на рис. 4-1 показаны пунктирной линией), другие же наоборот, отражаются от неё (на рис. 4-1 показаны сплошной линией). В случае протона всё наоборот.

Рис. 4-1. Схема сил, действующих на нейтрон вне ядра.

Это показано на рис. 4-1, где для упрощения ситуации электрон и протон показаны в виде двух тонких приложенных друг к другу плоско-параллельных пластинок. Буква р обозначает пластинку-протон, а буква е — пластинку-электрон. Воздействие двух различного рода частиц электрического поля на эти пластинки приводит к тому, что на каждую из пластинок с обеих сторон действует давление с одной стороны частиц одного рода, а с другой стороны частиц другого рода. Но друг с другом , так как давление частиц обоих родов предположительно одинаково, пластинки не сдавливаются. Отсюда следует, что вне ядра протон и электрон просто приложены, но не прижимаются друг к другу.

Если же мы теперь возьмём три пластинки, снаружи две “протонные” пластинки, а между ними “электронная” пластинка, то ситуация резко изменится. В этом случае пластинка-электрон сдавливается с обеих сторон потоком частиц одного рода (на рис. 4-2 показано сплошными линиями), а все три пластинки сдавливаются вместе потоком частиц другого рода (на рис. 4-2 показано пунктирными линиями). Очевидно, это и будут “ядерные силы”, удерживающие вместе частицы ядра.

Таким образом мы схематически показали, как действует тот странный “ядерный клей”, который был описан в самом начале статьи на основе чисто наблюдательных фактов (см. глава 1 Общеизвестные наблюдения, Наблюдение 3). Что касается схемы сил, действующих на лёгкий гелий (Рис. 1-4), то его доказать таким образом несколько сложнее.

Рис. 4-3. Схема сил, действующих на один из протонов p в ядре лёгкого гелия (рис. 1-4).

На рис. 4-3 показана схема сил, действующих на один из протонов p, показанных в виде пластинок, приложенных электрону е, показанному в виде шестиугольника. В соответствии с рис. 1-4 эти пластинки приложены к электрону-шестиугольнику под углом в 120° друг к другу.

На верхнюю пластинку-протон сверху действует давление потока частиц 1, летящих сверху вниз со всех направлений из полукруга над верхней пластинкой p. Эти давление действует сверху вниз.

На нижнюю поверхность этой пластинки снизу действует давление потока частиц 2 и 3, летящих снизу вверх со всех направлений из полукруга под верхней пластинкой p, не затеняемых боковыми пластинками p. Так как боковые пластинки p затеняют часть направлений потока частичек из полукруга под верхней пластинкой p, то очевидно, что давление, оказываемое частичками 1 больше, чем давление частичек 2 и 3. То есть, пластинка-протон p прижимается с некоторой силой к поверхности электрона е. Но эта сила меньше, чем в случае рис. 4-2.

Потоки частичек 4 другого рода свободно проходят через протон, но отражаются от электрона, и потому сдавливают электрон со всех сторон, не оказывая никакого влияния на силы, прижимающие протон к электрону.

Таким образом, мы полностью подтвердили предположение, сделанное в главе 1 Общеизвестные наблюдения, Наблюдение 3.

Следовательно, нам становится более понятным взаимодействие прижатых друг к другу электронов и протонов в атомных ядрах.

5. Покажем теперь, как в принципе может происходить превращение ядер одного элемента в другой.

На рис. 4-4 показана часть внешнего кольца из дейтронов (зелёный и голубой цвет). Представим, что к одному из протонов, помечённому цифрой 6, приткнулся своим электроном (сиреневый) нейтрон, помеченый цифрой 1, затем к электрону 1 приткнулся своим протоном ещё один нейтрон (жёлтый), помеченный цифрой 3. В результате этого электрон 3 жёлтого нейтрона окажется с краю и не будет испытывать прижимающей силы и может оторваться (улететь). Оставшаяся после этого конструкция примет вид, показанный на рисунке левее. Теперь сиреневый нейтрон помечен цифрой 2, а оставшийся протон жёлтого нейтрона — цифрой 4. Вместе эти частицы, помеченные цифрами 2 и 4 образуют дейтрон. А это означает, что заряд ядра, часть которого мы видим на рисунке, под воздействием жёлтого и сиреневого нейтронов увеличился на единицу. Произошло “превращение” элемента. Улетевший жёлтый электрон присоединился к числу электронов нового атома.

Обратим теперь внимание на сиренево-жёлтый дейтрон, помеченный цифрами 2 и 4. Он явно изменит поток частиц электрического поля вблизи зелёного дейтрона, помеченного цифрой 5. Сиреневый и жёлтый протоны 2 и 4 приведут к частичному затенению потока частиц электрического поля и силовая связь зелёного дейтрона 5 со своими соседями ослабнет. Это может привести к разрыву внешнего кольца из дейтронов и к “разрушению”, разваливанию ядра на две большие части.

Этим самым мы показали возможную схему не только “превращения” элементов, но и возможную причину разваливания ядра превращённого элемента.

5. Как появилась эта гипотеза

Как-то мне попались в руки две винтовые пружины, подобные той, что изображена на рис. 5-1.

Чисто машинально я вдвинул одну пружину в другую. Конечно, ничего неожиданного при этом не произошло. Но меня немного удивило уже то, как легко я смог после этого отделить одну от другой. Они не сцепились. Причём движение разнимания пружин было своего рода продолжением вдвижения их друг в друга. То есть, одна пружина прошла сквозь другую.

Это меня уже немного заинтересовало и я повторил это движение несколько раз. Как правило, пружины не зацеплялись друг за друга и легко проходили одна сквозь другую.

Не знаю почему, но это мне напомнило развал атомного ядра на две части. Если проволока, из которой сделаны пружины, достаточно тонкая, то издали трудно отличить, что находится перед нами — одна пружинка или две сложенные вместе. По крайней мере по объёму, который они занимают в пространстве, их трудно отличить друг от друга.

Нечто подобное мы имеем якобы с ядром. Мы имеем предположительно шарообразное тело, после распада которого на две части мы имем снова два шарообразных тела с радиусами чуть ли не той же величины. С пружинками этот процесс ещё более близок к идеалу. Объём, который занимают две пружинки, почти точно вдвое больше объёма, занимаемого сложенными вместе пружинками.

Но пружинки обладают одним существенным преимуществом. После их складывания или разнимания мне не надо удивляться тому, что как две сложенные вместе, так и две отдельные пружинки практически не отличаются друг от друга по форме.

Но как можно подобный трюк провернуть с шаром? Как из одного шара можно получить два? Без сложного технического устройства тут не обойтись. Причём нам известно, что при таком процессе могут появиться дополнительно и гораздо меньшие шарики в виде альфа-частицы и электрона. Как появляются не просто шарики, а именно такие, какие нам хорошо известны? Ни на долю процента большие или меньшие по весу, чем уже существующие?

Одним словом, мне показалось, что такое возможно только в том случае, если большое атомное ядро состоит из маленьких, которые при этом сохраняют свою изначальную форму. Максимальное, что я при этом могу допустить, это упругую деформацию.

Возможно ли, что ядро атома собрано на таком принципе?

Одним словом, я принялся за исследование. Что меня привлекало, это возможность обойтись без мистических “магических” чисел. Но для начала я купил “пружины, которые могут шагать по лестнице”, соединил начало пружины с её концом, и получил нечто вроде тороидальной винтовой пружины. Эти пружины можно затем надеть на скалку, и, при одинаковом числе витков, можно убедиться, что они легко прокатываются по скалке одна сквозь другую.

Результат моего исследования вы, возможно, уже прочитали. Оно изложено в первых четырёх главах данной статьи. Вы, конечно, обратили внимание на то, что всё, рассматриваемое в этих главах, я считаю не ядрами атомов, а только их сечением.

Вернёмся ещё раз к вопросу, не имеет ли ядро форму, близкую к шару. Представим себе, что существуют сферические слои из протонов и электронов.

Наружные слои отталкиваются от внутренних. Для того, чтобы организовать кольцо в плоскости, понадобилось, чтобы электрон имел три связи с протонами (см. рис. 2-4b, 2-5а и др.). Дело в том, что в ядре нет сил притяжения, оно держится на силах “прижатия” или “приталкивания”. (Силы притяжения между двумя неодушевлёнными предметами вообще могли прийти в голову только мистику, такому, каким был Ньютон. Научный мир, который почти также, как и простые смертные, не любит критически осмысливать рассказываемое ему “корифеями”, принял эту возможность на вооружение, в результате чего заразился мистическим мышлением, которое, возможно, придётся преодолевать ещё очень долго.)

Два протона, расположенные по окружности кольца, не могут удержать электрон, он будет выталкиваться. Чтобы было возможно равновесие, необходима связь с третьим протоном (см. рис.2-4b, 2-5а и др). Если же речь пойдёт о сферическом слое, то будет необходима минимум ещё одна связь, четвёртая, для возможности образования сферы. Но мы видели, что ядер, в которых электрон имел бы 4 связи с протонами, не существует. Следовательно, не могут быть и образованы сферические слои. И это ещё одно доказательство того, что всё, что рассматривалось в главах 1-4, может происходить только в плоскости.

Длина ядра условно принята за единицу. Но что такое эта “длина”? Похоже ядро на отрезок проката сложного профиля? Или же это нечто свёрнутое в кольцо?

Если мы будем считать, что это некоторый отрезок, то при строительстве сечения ядра нам не избежать сдвигов вдоль длины собираемых мысленно элементов ядра. Кроме того, мы вряд ли сможем избежать того, что некоторые элементы будут присоединяться к одному из торцов. А учитывая то, что тяжёлые ядра состоят из сотни и более элементов, то мы получим нечто бесформенное, но никак не “отрезок проката сложного профиля”. С этой точки зрения кольцо кажется куда более подходящим по той причине, что у него нет концов.

Но и у кольца есть свои недостатки. Сложите-ка вместе сотню колец равного диаметра. Получится форма, близкая к отрезку трубы. Может ли ядро атома иметь такую форму? Ещё менее подходят кольца разного диаметра, вложенные одно в другое. Уже и потому, что они разной “длины”.

Но кольцо не исключается полностью, если придать электронам и протонам дополнительные свойства, позволяющие им несколько деформироваться по длине и вследствие этого укладываться так, чтобы в сечении получалась форма, полученная нами в главах 1-3.

Мне кажется, что форма замкнутой тороидальной (как бы расположенной на поверхности тора) спирали для конструкции ядра подходит куда как лучше, и она не требует дополнительных предположений.

Упомянутые источники

1. Johann Kern. Enträtselung der ewigen Naturgeheimnisse, Verlag Alfabet, Stuttgart, 2007. ISBN 978-3-9811754-0-0

Русское издание с двумя дополнительными частями:

Johann Kern. Разгадка вечных тайн природы, изд-во Политехн. Ун-та, 2010

Знаете ли Вы, в чем ложность понятия "физический вакуум"?

Физический вакуум - понятие релятивистской квантовой физики, под ним там понимают низшее (основное) энергетическое состояние квантованного поля, обладающее нулевыми импульсом, моментом импульса и другими квантовыми числами. Физическим вакуумом релятивистские теоретики называют полностью лишённое вещества пространство, заполненное неизмеряемым, а значит, лишь воображаемым полем. Такое состояние по мнению релятивистов не является абсолютной пустотой, но пространством, заполненным некими фантомными (виртуальными) частицами. Релятивистская квантовая теория поля утверждает, что, в согласии с принципом неопределённости Гейзенберга, в физическом вакууме постоянно рождаются и исчезают виртуальные, то есть кажущиеся (кому кажущиеся?), частицы: происходят так называемые нулевые колебания полей. Виртуальные частицы физического вакуума, а следовательно, он сам, по определению не имеют системы отсчета, так как в противном случае нарушался бы принцип относительности Эйнштейна, на котором основывается теория относительности (то есть стала бы возможной абсолютная система измерения с отсчетом от частиц физического вакуума, что в свою очередь однозначно опровергло бы принцип относительности, на котором постороена СТО). Таким образом, физический вакуум и его частицы не есть элементы физического мира, но лишь элементы теории относительности, которые существуют не в реальном мире, но лишь в релятивистских формулах, нарушая при этом принцип причинности (возникают и исчезают беспричинно), принцип объективности (виртуальные частицы можно считать в зависимсоти от желания теоретика либо существующими, либо не существующими), принцип фактической измеримости (не наблюдаемы, не имеют своей ИСО).

Когда тот или иной физик использует понятие "физический вакуум", он либо не понимает абсурдности этого термина, либо лукавит, являясь скрытым или явным приверженцем релятивистской идеологии.

Понять абсурдность этого понятия легче всего обратившись к истокам его возникновения. Рождено оно было Полем Дираком в 1930-х, когда стало ясно, что отрицание эфира в чистом виде, как это делал великий математик, но посредственный физик Анри Пуанкаре, уже нельзя. Слишком много фактов противоречит этому.

Для защиты релятивизма Поль Дирак ввел афизическое и алогичное понятие отрицательной энергии, а затем и существование "моря" двух компенсирующих друг друга энергий в вакууме - положительной и отрицательной, а также "моря" компенсирующих друг друга частиц - виртуальных (то есть кажущихся) электронов и позитронов в вакууме.

Однако такая постановка является внутренне противоречивой (виртуальные частицы ненаблюдаемы и их по произволу можно считать в одном случае отсутствующими, а в другом - присутствующими) и противоречащей релятивизму (то есть отрицанию эфира, так как при наличии таких частиц в вакууме релятивизм уже просто невозможен). Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.