исходя из электрической природы ядерных сил

А.А.Потапов, к.ф.-м.н, д.х.н., профессор, пенсионер

Предложена для обсуждения квзикристаллическая модель атомных ядер. В ее основание легла концепция электрической природы ядерных сил. Согласно кристаллоподобной модели ядро представляет протон-нейтронный кластер, имеющий правильную геометрическую конфигурацию.

Протоны и нейтроны как структурные элементы ядра связаны между собой электродинамическими (ядерными) силами, а механизм связывания определяется взаимодействием между зарядом протона и индуцированным дипольным моментом нейтрона вместе с его позэлоновой оболочкой. 

Оболочки образуются в результате связывания на поверхности нуклонов электрон-позитронных пар, являющихся структурными элементами эфирной среды. Направленный характер связей протон-нейтронных связей обусловливает кристаллоподобную структуру ядер. Легкие ядра представляют правильные геометрические конфигурации, которые завершаются "кубическим" ядром кислорода, выступающим центром "кристаллизации" для последующих ядер в форме застраиваемого параллелепипеда.

На уроне сегодняшних представлений вещество представляет сложную систему вложенных структур, из числа которых следует выделить надмолекулярный, молекулярный, атомный (электронный) и субатомный уровни. Первоосновой вещества выступают электрон и позитрон, несущие элементарные заряды, которые в своем двуединстве выступают как первичные элементы, – как элементы праматерии. Во Вселенной в конечном итоге все состоит из электронов и позитронов. Сегодня можно считать достоверно установленным тот факт, чтовещество имеет сугубо электрическую природу. Переходы между иерархическими уровнями вещества сопровождаются сменой структурных единиц. Согласно закону сохранения заряда полный электрический заряд системы, т.е. алгебраическая сумма положительного и отрицательного зарядов, является постоянной величиной. Электрические заряды на каждом из иерархических уровней вещества точно сбалансированы, и вещество в целом оказывается электрически нейтральным. 

На субатомном уровне в соответствии с законом сохранения заряда электроны и позитроны могут сосуществовать только в связанном состоянии, т.е. в виде электрон-позитронных пар (так называемых позэлонов).В работе [1] показано, что электрон-позитронные пары выступают в качестве структурной единицы эфирной среды как абсолютного пространства и вместилища всего сущего. Эфир предшествует атомно-молекулярному веществу и в совокупности они представляют единую материальную среду. Собственно, существование атомно-молекулярного вещества всецело обязано эфирной среде, в которую оно (вещество) погружено. Эфир предоставляет исходный материал в виде электронов и позитронов. На уровне эфира “записана” генетическая информация механизмов структурообразования вещества в последовательности: электроны + позитроны → протоны + нейтроны → ядра → атомы → молекулы → вещество[2]. В этой генеалогической цепи ядро представляется как неотъемлемая составляющая атомов. 

Начало исследованиям ядра было положено Э. Резерфордом (1911 г.). Им было установлено, что в центре атома находится ядро, имеющее положительный элементарный заряд и в котором концентрируется почти вся масса атома. Следующим шагом в постижении сущности ядра стало открытие Э.Чедвиком нейтрона (1932г.). Нейтрон является составной частицей ядра. Образование ядер осуществляется в результате связывания нуклонов под действием особых ядерных сил. Протоны и нейтроны в составе ядер сохраняют свою индивидуальность. Заряд ядер равен сумме составляющих его зарядов протонов. Ядро выполняет функцию центра притяжения электронов в атомах. В ядре сосредоточена основная масса атома. Несмотря на предельно простой состав ядра, дать удовлетворительное объяснение устройства ядра пока не удалось. 

Одной из причин неудачных попыток дать физически обоснованное объяснение строения ядра является тот факт, что нейтрон не имеет заряда и это, казалось бы, исключает саму возможность связывания нуклонов обычным путем, как это осуществляется с атомами и молекулами. Это послужило основанием для того, чтобы снять с рассмотрения механизмы электрического взаимодействия между протоном и нейтроном и удариться в поиски особых ядерных сил.

Грубой ошибкой, допущенной в ядерной физике, стал постулат так называемой изотопической инвариантности, согласно которому силы ядерных взаимодействий не зависят от знака зарядов частиц, вступающих в эти взаимодействия: протоны между собой, нейтроны между собой и протоны и нейтроны. Т.е. Ядерные силы одинаковы для любых сочетаний вступающих во взаимодействия протонов и нейтронов. Широко используемый в ядерной физике для описания ядерных моделей квантовомеханический аппарат оказался бессильным в решении ядерной проблемы и фактически завел ядерную физику в безысходный тупик. Нереализованные возможности в постижении физической сущности ядра также связаны с отрицанием эфира как материальной среды, являющейся предтечей атомно-молекулярного вещества. Все это вкупе объясняет создавшееся крайне неудовлетворительное состояние ядерной физике.

Согласно кристаллоподобной модели ядра основой связывания протонов и нейтронов в ядре является классическая электродинамическая связь между протонами и нейтронами при активном участии позэлонов эфирной среды [1]. Эта связь является структурообразующей в процессах самосборки ядер. Природа и механизм связывания вытекают из позитрон-электронного строения протонов и нейтронов [1]. Основная идея заключается в том, что связывание протона, несущего положительный заряд, с беззарядовым нейтроном, может быть осуществлена единственным для таких систем способом. В его основе лежит известное явление индукции электрического момента электрически нейтральной системы под воздействием электрического заряда.

Система протон – нейтрон идеально подходит под эту теорию: электрический заряд протона индуцирует у нейтрона совместно с его оболочкой электрический момент, который затем вступает во взаимодействие с зарядом протона. Ядерные силы – это электродинамические силы индукционно-поляризационного происхождения. 

Дейтрон. Простейшей ядерной структурой является дейтрон. Исходными структурными единицами дейтрона являются протон и нейтрон, имеющие электрон-позитронное строение. У дейтрона аномально большой радиус (≈ 4,8 Фм) и соответственно относительно низкая энергия связи, 2,2 МэВ. Дейтрон существенно отличается от протон-нейтронной пары как фрагмента многонуклонного ядра. В составе ядра энергия протон-нейтронной связи в среднем равна (8÷10) МэВ, а расстояние между протоном и нейтроном оценивается на уровне (1 - 2)·10^{-13 см. Такое разительное различие между дейтроном и протон-нейтронной парой в составе ядер явно связано с различием в их строении.} 

В работе [1] предложена кольцевая модель связи дейтрона. В ее основе лежит способность нейтроновк распаду, когда нейтрон испускает один из своих электронов, образуя этим протон: п → р + е. В результате образуется система из электрона и двух протонов. В данной системе электрон становится связующим звеном между протонами. В результате данная система реализуется в виде ковалентной связанной структуры, представляющей пару протонов и одноэлектронную орбиту, находящуюся посредине между ними. При этом протоны выступают в качестве эффективного заряда в центральном поле которого формируется электронная орбита, наподобие образованию ковалентной связи молекулярного иона водорода [3].

Ковалентный способ связывания протонов в дейтроне объясняет "аномально" большой радиус (≈ 4,8 Фм). Расстояние между протонами в дейтроне увеличивается, поскольку в пространство между протонами вклинивается электронная орбита в соответствии с кольцевой моделью ковалентной связи. Как следствие этого становится понятной причина относительно низкой энергии связи дейтрона (ͼ_pn =  2,2 МэВ).

В данной модели электрон на круговой орбите находится в центральном поле, создаваемым симметричными относительно центра масс зарядами протонов. Для такой системы уравнение движения электрона имеет водородоподобный вид [3]

где L– момент количества движения электрона, L= mva, m– масса электрона, v– скорость обращения электрона по круговой орбите радиусом a; q*– эффективный заряд, действующий на электроны со стороны обоих ядер. 

Здесь первое слагаемое представляет кинетическую энергию центробежного отталкивания, второе – потенциальную энергию притяжения электрона со стороны заряда q , создаваемого парой протонов. Уравнение (1) представляет собой потенциальную функцию, подобную потенциальной функции водорода и отличаются от нее только величиной заряда q* . Потенциальная функция ͼ_d(ɤ) имеет минимум, характерный для систем с устойчивым состоянием.

Вид потенциальной функции ͼ_d(ɤ)  раскрывает механизм связывания. На больших расстояниях между протонами и электроном преобладают силы притяжения, а при малых расстояниях – силы отталкивания.

Такой вид потенциальной функции ͼ_d(ɤ)  реализуется благодаря тому, что ее притягивающая и отталкивающая составляющие имеют разные показатели степени при r, т.е.

Сложение функций с разными степенями при r формирует у результирующей функции ͼ_d(ɤ)  четко выраженный минимум, который в итоге обеспечивает всей системе устойчивое состояние. Устойчивость такой системы достигается в результате баланса сил притяжения между электроном и эффективным зарядом, создаваемым протонами, с одной стороны, и сил взаимного отталкивания между протонами, − с другой стороны. 

При этом надо учесть, что размеры дейтрона (a_d = 4,8 Фм) соизмеримы с размерами его оболочки, образованной связанными электрон-позитронными парами (позэлонами) (a_lП = 2,82 Фм)[1]. Это означает, что, электрон и протон в составе дейтрона сольватированы лишь частично, что предполагает q* ≠ е, т.е. объем дейтрона заполнен позэлонами лишь частично. В этом случае решение уравнения (1) для заданного равновесного радиуса a_d дает энергию связи дейтрона ͼ_d. 

Ковалентная связь дейтрона исключает саму возможность образования протон-нейтронной пары и тем самым объясняет отсутствие в природе связанных протон-нейтронных пар в свободном состоянии. 

Ковалентная связь дейтрона позволяет естественным образом объяснить, почему реакцию слияния ядер дейтерия не удается запустить ни при каких обстоятельствах. Такому слиянию ядер препятствуют силы взаимного отталкивания протонов, образующих дейтроны в его кольцевой модели.

Т. о., в отличие от общепринятого в настоящее время представления о протон-нейтронном строении дейтрона, дейтрон представляет ковалентно связанную пару протонов. Этим дейтрон как самостоятельная ядерная частица отличается от протон-нейтронной пары как фрагмента многонуклонного ядра.

Структура легких ядер. К легким ядрам следует отнести ядра, начиная от водорода и до ядра кислорода включительно. Выделение легких ядер в отдельный класс ядер обусловлено особенностью формирования этих ядер и протон-нейтронной структурой, существенно отличной от структуры последующих ядер [1].

Полный текст статьи в формате pdf доступен по ссылке