О магнитной природе ядерных сил на примере взрыва сверхновых Ключевые слова: протон, нейтрон, сильное взаимодействие, взрыв сверхновой, Тунгусский метеорит, ядерный взрыв. Головокружение от успехов – один из неизбывных пороков общества. Порок не очень заботит общество, т.к. наносимый ущерб относительно мал. Проблемы, связанные с проявлениями порока, решаются (или гасятся) обществом по мере поступления.
Успехи теоретической математики, достигнутые на базе квантовой физики, создали очередную проблему подобного рода. Любое экспериментальное открытие в квантовой физике практически моментально получает математическую интерпретацию. Такая расторопность обеспечивается особым статусом квантовой теории, который лидеры теории сумели навязать обществу. Суть этого статуса озвучил Ландау: мы (надо понимать – научное сообщество в лице его лидеров – квантовых теоретиков) можем гордиться
тем, что умеем рассчитывать и управлять процессами, физического смысла которых не понимаем. Если сейчас создать свод законов квантовой физики, то он будет похож на справочник по сопротивлению материалов – изобилие формул в ранге законов. Однако, ни у кого не возникает желание создавать такой свод, т.к. составляющие его законы постоянно и очень существенно изменяются. Математическая эйфория, сопровождающая порочный статус, возникнув в среде квантовой физики, распространилась
и за её пределы. Особенно это ощущается в астрофизике, где интерпретация наблюдений очень зависит от субъективного фактора. Но в данном случае нас интересует теория атомного ядра. Экспериментально установлено, что ядро очень компактно и состоит из протонов и нейтронов. Нонсенс. Протоны не могут быть устойчивыми в контактной близости. Такого не может быть! Однако, прецедент преодоления таких парадоксов уже есть. Достаточно классифицировать явление как квантовое – и объяснение превращается в простое описание происходящего. Протоны не разлетаются – значит есть удерживающее «сильное взаимодействие». Поскольку слабое взаимодействие реализуется гравитонами, а электромагнитное (среднее) – фотонами, которые обеспечивают силу отталкивания электронов в 10 раз превышающую их притяжение, то по аналогии сильное взаимодействие должно реализоваться особыми, тяжелыми частицами – мезонами.
И не беда, что давным-давно известно: на базе частиц можно реализовать только взаимодействие отталкивания; это ведь относится к классической физике. Вдумаемся, что произошло. Эксперимент обнаружил ошеломляющий результат. Казалось бы, появился интереснейший фронт для новых исследований. Но, как поется в песне: сорвали парус. Если объявить конкурс по решению проблемы, то возможно, её кто-нибудь и решит. Скорее всего, этот кто-то будет из молодых.
А это надо? Может быть ситуация такова, что действительно выход только один – смириться с позицией-диагнозом Ландау. Попробуем хотя бы убедиться в безвыходности ситуации. Вот перед нами теория спин-спиновых взаимодействий. Она процветает. Выявлено множество законов. Но нет понимания их сокровенного смысла, природного назначения, главной функции. Зачем, например, спин фотону? Диагноз
Ландау освобождает от обязанности думать там, где истина дается с огромным трудом или даже требует ломки привычных представлений. Но хорошо, что не все смирились с диагнозом. Вот мнение думающего ученого, академика А.А. Тяпкина, по поводу одной идеи другого думающего, нобелевского лауреата Ю. Швингера. «…Я могу сослаться лишь на гипотезу крупного теоретика, лауреата нобелевской премии за 1965 год Юлиана Швингера. Он в 1969 г. [5] высказал весьма неожиданное предположение о том, что магнитные заряды, которые безуспешно пытались обнаружить, на самом деле в виде дипольных моментов входят в основу любого вещества; они принимаются нами за особые коротко действующие ядерные силы, необычно большие по величине. Отметим, что эта удивительно красивая и смелая гипотеза прежде всего отвечает симметрии электрического и магнитного взаимодействия, заложенной в уравнениях Дж. Максвелла, а значительная величина магнитного заряда по сравнению с электрическим зарядом, как это
было показано еще в 1931 году П. Дираком, непосредственно следует из законов квантования этих зарядов [6]. Коротко действующими же эти магнитные силы оказываются в силу того, что в веществе они существуют только в виде сильно связанных магнитных диполей. Эта почти забытая физиками идея Ю. Швингера не только красивая, но и удивительно рациональная в своей основе, поскольку сводит ядерные силы к магнитным.» Вот достойное применение спин-спиновым взаимодействиям: ядерные силы, т.е. близкодействие
в смысле современного понимания сильного взаимодействия. Разовьем эту идею как рабочую гипотезу, дополнив её по ходу изложения несколькими естественными предположениями. Для начала рассмотрим и оценим функциональную роль атомного ядра. Для определенности рассмотрим процесс падения с малой высоты одного кристалла алмаза на параллельную грань другого алмаза, установленного в плоском и слабом гравитационном поле.
Ядра атомов, образующих внешнюю грань неподвижного кристалла, находятся в одной плоскости, и могут совершать колебательные движения (тепловые и пр.) около центра своего равновесия, узла кристалла. Ядра ничего не касаются; каждое из них подвешено в электромагнитном поле кристаллической решетки. Поле подвески создают электроны из состава оболочки данного атома. Электроны соседствующих оболочек атомов никогда не сталкиваются друг с другом (в механическом представлении), имеет место только рассеяние электронов, т.е. некоторые изменения их траекторий и обмен энергией. Если попытаться получить характеристики этого рассеивания в рамках дискретных уровней запрета Паули, то ничего не получится. Но при этом атомы, как и их ядра, взвешены в электромагнитном поле. Таким образом, получаем – кристалл это упорядоченная взвесь атомных ядер и электронов. Если увеличить атом до размеров футбольного стадиона, то ядро предстанет кучкой теннисных мячей в центре
поля, а электроны – маленькими горошинами, летающими над трибунами. В бытовом представлении это практически пустое пространство. И вот из такой пустоватой взвеси микроэлементов массивного вещества составлены все твердые тела. Эта просторная взвесь нуклонов и электронов у алмаза имеет удивительную прочность, хотя каждый атом нейтрален. Вместо определения «нейтрален» по отношению к атому напрашивается более энергичная конструкция
– «абсолютно нейтрален». Но именно здесь стереотип мышления скрывает истину. Атом абсолютно нейтрален только при усреднении, уничтожающем за границами электронной оболочки переменные поля. В действительности же такое поле существует и в каждый конкретный момент оно имеет вполне конкретное значение, даже если атом находится в невозмущенном состоянии. Вот эти быстропеременные поля и формируют динамическое, устойчивое взаимодействие, обеспечивающее прочность
алмаза, как на сжатие, так и на растяжение. Самое интересное то, что магнитный момент и кулоновское поле, формирующие необходимую потенциальную яму, отсутствуют у свободного атома. Эти поля возникают как реакция на сближение атомов, т.е. по ситуации, и формируются там, где надо. Оба поля формируются групповым током электронной оболочки, т.е. нет статического заряда и нет электронов, движущихся по петлевым траекториям, соответствующим сформированному магнитному моменту. Эта естественная мысль заблокирована принципом (запретом) Паули, и даже не обсуждается. К тому же, изучать природу этого взаимодействия сложно, проще ввести некие силы (Казимира, Ван дер Вальса и пр.). В этом случае достаточно только определить значение этих сил экспериментальным путем. Здесь уместна цитата из Энгельса, обращенная к творчеству Гегеля. “Что касается специально Гегеля, то он во многих отношениях стоит гораздо выше современных ему
эмпириков, которые думали, что объяснили все необъясненные еще явления, подставив под них какую-нибудь силу: силу тяжести, плавательную силу, электрическую контактную силу и т.д или же, если это никак не подходило, какое-нибудь неизвестное вещество: световое, тепловое, электрическое и т.д. Эти воображаемые вещества теперь можно считать устраненными, но спекуляция силами, против которой боролся еще Гегель, возрождается как забавный призрак”. Что же происходит при падении одного алмаза на другой,
если оба алмаза электрически нейтральны. Заявляя об электрической нейтральности тел, мы готовим почву для самообмана, т.к. явно считаем, что сближение алмазов будет происходить до механического контакта. Механический контакт – это всеобщий стереотип, за которым стоит целая отрасль знаний, называемая теорией сопротивления материалов. Но задумайтесь, и сами ответьте на вопрос: могут ли в процессе механического контакта тел столкнуться два электрона или, тем более, два ядра.
Все механические взаимодействия есть результат статистического усреднения электромагнитных взаимодействий, у которых, как известно, нет четко обозначенной границы. Так с чего же начинается твердое тело? В квантовой теории этот вопрос не корректен. Там вопрос необходимо формулировать в формате волновой функции. При решении разных задач, граница твердого тела может быть определена по-разному. В нашем случае уместно за границу принять плоскость, касательную к внешнему слою электронов, перемещающихся с линейной скоростью, приблизительно равной 1/137 скорости света. При сближении тел на дистанцию, при которой оболочки атомов геометрически (т.е. гипотетически) имеют возможность соприкоснуться, электроны сближающихся тел своевременно меняют траекторию, и за счет нарушения прежнего равновесия и симметрии формируют групповое кулоновское поле и групповой магнитный момент.
Естественно, электроны в момент сближения испытывают сильное кратковременное кулоновское отталкивание, а также воздействие силы Лоренца. Направленность этих сил может быть очень разной, но не произвольной. В результате сложнейших комбинаций взаимодействий, электронные оболочки внешних граней алмазов деформируются таким образом, что возникнут силы, которые остановят движение падающего слоя электронных оболочек алмаза. Но деформация электронных оболочек на этом не закончится.
В наших рассуждениях мы еще не учли реакцию ядер. Начальная фаза взаимодействия остановит взаимное движение наружных электронных оболочек, но ядра продолжат движение по инерции, создавая напряжение, вызванное смещением от центра равновесия, которое дополнительно исказит электронные оболочки. В результате – остановятся и все ядра. Но ядра при этом чуть-чуть нагреются, т.е. начнут колебаться около центра равновесия.
Далее, в процесс соударения включатся внутренние слои тела, и т.д. Процесс завершится новым состоянием динамического равновесия для всех оболочек и ядер каждого атома. Этих состояний у каждого атома такое великое множество, и они (состояния) отрабатывают такие малые гравитационные смещения, что никаких разрешенных квантовой механикой уровней электронных орбит не хватит. В этом заключении нет отрицания квантовых достижений в фотонной оптике. Очевидно, что квантовый характер излучения относится исключительно к фотонам, и не относится к состояниям электронных орбит. Электронные орбиты распределяются по зонам устойчивости, подчиняющимся законам резонансного взаимодействия. В каждой зоне устойчивости электроны имеют достаточную, очень большую, степень свободы. Это простое и естественное предположение простительно упустить в момент разработки теории Паули, но после открытия излучения Черенкова, не рассмотреть такую возможность – является неосмотрительной
оплошностью. Квантовое объяснение излучения Черенкова, преподносимое как очередной триумф теории, скорее можно отнести к фиаско последней. С какого квантового уровня, и на какой, переходят электроны при излучении фотонов, не изменяя при этом свою волновую функцию? При дальнейшем исследовании функций электронной оболочки в атомах, примем как рабочую гипотезу предположение об отсутствии квантовых состояний электронов в атоме, заменив их соответствующими зонами устойчивости.
Если от мысленного эксперимента с падающими алмазами перейти к полномасштабным механическим взаимодействиям, включая самые мощные взрывные процессы, то и в этом варианте невозможно найти повода для контакта между электронами и ядрами атомов. При этом электронные оболочки испытывают огромные ускорения и деформации. Тем не менее, как только бурные процессы заканчиваются, все электроны оказываются в строго определенных динамических состояниях, и все физические и химические параметры атома оказываются строго определенными.
Что обеспечивает стандарт физико-химических параметров атома? Официальную версию о самоорганизации электронов вокруг каплеобразного ядра поставим на последнее место. Самым естественным носителем стандарта может быть устойчивая объемная структура ядра; структура, которой, как видим, природа обеспечила максимально комфортные условия. Внимательный анализ таблицы Менделеева однозначно свидетельствует, что строительным материалом атомных ядер являются не протоны и нейтроны в отдельности, а их стабильные связки протон-нейтрон. Такая связь может обеспечиваться или магнитными моментами нуклонов, или декларированным сильным взаимодействием. Сильное взаимодействие, в соответствии с рекомендациями мудрецов, мы опять отодвинем на последнее место, и рассматривать не будем. Отказавшись от услуг сильного взаимодействия, необходимо предложить альтернативную идею, обеспечивающую преодоление кулоновского отталкивания.
Такой идеей является предположение о непрозрачности нуклонов для кулоновских полей. Из этого предположения следует, что кулоновским полем пары протон-нейтрон является кардиоида с очень узким минимумом, к тому же размываемым с удалением от нейтрона. Можно не использовать геометрический образ кардиоиды, полагая, что нейтрон создает узкую и короткую тень в шарообразном поле протона. Из таких строительных блоков, на пример, можно построить нитевидное
ядро гелия. Но для этого необходимо потратить энергию на преодоление кулоновского отталкивания. Процедура аналогична заряжению арбалета. Сблизив два блока протон-нейтрон, и придав им требуемую конфигурацию, мы таким образом создаем напряженную конструкцию, существующую за счет функции-защелки, реализованной магнитным моментом и тенью нейтрона. Не занимаясь дальнейшим конструированием всех ядер таблицы Менделеева, можно отметить общие свойства этих конструкций.
Это будут ажурные, кораллоподобные конструкции, отвечающие жестким требованиям симметрии, вызванной необходимостью компенсации боковых воздействий от соседних протонов объемной структуры. Очевидно, что с ростом размеров такой конструкции, прочность её будет уменьшаться, что будет выражаться в сокращении срока полураспада. Кроме того, можно предположить некоторый кризис роста, когда логически законченная симметричная конструкция должна продолжать свой рост, и может это делать только за счет нарушения симметрии с привлечением дополнительных нейтронов. Исходя из общих положений, можно сделать следующий прогноз. Среди тяжелых элементов возможны такие конструкции атомных ядер, которые имеют изотопные признаки, т.е. некоторое различие в свойствах, связанные с различной топологией, несмотря на полное совпадение состава нуклонов. Из общих соображений так же следует, что все элементы могут рассматриваться как радиоактивные,
а реакций синтеза с выделением энергии просто не существует. Для сомневающихся приведем следующие аргументы в пользу выдвинутой гипотезы. Не все разработчики водородной бомбы уверены в том, что ими создана бомба именно на основе синтеза. В американских публикациях сообщается, что возможно дейтерий увеличивает плотность нейтронного потока и за счет этого повышает эффективность ядерного распада, не синтезируя гелия.
По неофициальным сведениям, последнее испытание термоядерного устройства оказалось неожиданно мощным. Его мощность была так велика, что не могла быть объяснена потенциальной возможностью водородного заряда. Пришлось признать, что в цепную реакцию было вовлечено вещество, не относящееся к заряду. А это означает, что такое устройство становится принципиально непредсказуемым. Испытания были прекращены по инициативе исследовательской группы.
Кроме этого, уже настало время признаться (самим себе) в том, что всё время ядерный дефицит массы, вопреки здравому смыслу, интерпретируется в пользу теории Эйнштейна, не взирая на очевиднейшие противоречия. Так, вес протона и электрона, на которые распадается нейтрон, больше веса самого нейтрона; а суммарный вес отдельного электрона и отдельного протона больше веса атома водорода, хотя по теории Эйнштейна должно быть наоборот. Ведь вращающийся электрон, а его линейная скорость на орбите равна С/137, должен быть тяжелее спокойного (неподвижного). То же самое для любого атома или химического элемента, чем больше запасенная внутренняя энергия, тем больше дефицит массы. Наши знания о протонах и нейтронах пока не позволяют построить конкретные ажурные конструкции ядер всех атомов, но сам принцип ажурной конструкции ядра позволяет понять природу взрыва
сверхновых. Рассмотрим общие свойства ажурных ядер. Протоны удерживаются в тени нейтронов не только магнитным притяжением, но и поперечной составляющей кулоновского поля объемной конструкции протонов; эта суммарная составляющая значительно слабее радиальных составляющих, и выполняет функцию усиления «защелки». При нарушении заданной конфигурации за счет флуктуаций, сместившийся протон вместе с опирающейся на
него конструкцией ядра выталкивается из оболочки атома, реализуя природную радиоактивность. Но смещение протонов можно вызвать и бомбардировкой ядра энергичными частицами, что происходит в атмосфере Земли под действием космического излучения. В сохранении устойчивой конфигурации атомного ядра огромное значение должны иметь электронные оболочки, обеспечивающие амортизацию при ударных (с большим ускорением) межатомных взаимодействиях. В свою очередь поле объемной конструкции ядра определяет стандарт устойчивой
динамической структуры электронной оболочки. Исходя из рассмотренной концепции, структура ядра гелия должна представлять вытянутую цепь, см. рис. 1, и являться одним из типовых элементов конструкции любого элемента таблицы Менделеева. Эта конструкция естественным образом объясняет причину общего для всех радиоактивных элементов α-излучения. Особенно наглядно это видно на ядерной реакции , где азот под действием облучения протонами превращается в изотоп углерода. Реакция сопровождается α-излучением. Структурная схема реакции представлена на рис.2, где объемная структура ядра условно (и не очень похоже) изображена на плоскости. Рассмотрим теперь поведение ажурной структуры атомных ядер в составе звезды. В горячих звездах при столкновении атомов, их электронные оболочки для обеспечения взаимодействий, происходящих с огромными ускорениями, испытывают сильнейшие деформации, но они кратковременны и не нарушают
структуру атома. Когда же звезда остывает, ее вещество замедляется и уплотняется. Атомы при этом сближаются так, что геометрические области правильных электронных оболочек начинают пересекаться. Что происходит с реальными траекториями электронов, можно только догадываться, но то, что электроны не склонны сталкиваться – эта тенденция сохраняется. Оболочки начинают испытывать постоянную деформацию, снижая качество выполнения функции стабилизации
ядра. Более того, деформированные траектории электронов начинают оказывать негативное воздействие на устойчивость конструкции ядра атома, переводя его в радиоактивное состояние со все уменьшающимся периодом полураспада. В конце концов, наступает ситуация, при которой «защелка» не выдерживает, т.е. протоны ядра смещаются из области тени нейтрона (глубокого минимума) и, попадая в нормальное (сильное) кулоновское поле, разрывают ядро. Все «защелки» взорвавшегося ядра и «защелки» соседних атомов также находятся в
ослабленном состоянии, поэтому даже при относительно слабых ударных взаимодействиях они тоже взрываются. Возникает цепная реакция и происходит взрыв сверхновой. Таким образом, по этой модели естественным концом звезды любого типа должен быть взрыв сверхновой, если звезда не взорвется раньше по другой причине. Единственным условием, при котором звезда может избежать взрыва, является недобор критической массы. Взрыв звезды инициируется в её центре. Оболочка звезды, даже если для нее в начальный момент не выполняются условия взрыва, при взрыве центральной области, получает ударное ускорение такой интенсивности, что тоже взрывается по схожему алгоритму, тем более что плотность активирующих нуклонов огромна. Оболочка звезды из остаточного водорода не участвует в процессе освобождения энергии и служит всего лишь для создания начального давления, а при взрыве – амортизатором.
Есть основания считать, что человечеству пришлось быть свидетелем мини взрыва по типу сверхновой. Это взрыв Тунгусского метеорита. Все известные, парадоксальные характеристики этого взрыва прекрасно вписываются в модель взрыва сверхновой, но с учетом некоторых особенностей. Дело в том, что ослабление «защелок» в этом случае происходило не за счет давления, а за счет физического удаления значительной части электронов, т.е. за счет интенсивной ионизации.
Сразу возникает вопрос, почему такой взрыв был только один. Видимо, потому что метеорит был уникальный. Во-первых, он видимо прилетел из дальнего космоса, т.е. его скорость могла быть больше, чем у обычных метеоритов, а температура ниже, что содействует взрыву. Во-вторых, он очень быстро вращался. О частоте его вращения можно судить по частоте гула, который он производил. Быстрое вращение способствовало равномерной (по его поверхности) ионизации вещества, что
привело к объемному взрыву, в котором участвовало почти всё вещество метеорита. При отсутствии вращения могла бы взорваться только малая часть. Кроме того, всеми свидетелями отмечается явная и необычная реакция поверхности Земли на пролет метеорита. Это могло быть только реакцией на огромный электрический заряд, образовавшийся на метеорите. Взрыв ионизированного вещества вызвал ионизацию большой области атмосферы, что привело к необычным грозовым разрядам, которые также отмечаются свидетелями. Еще одним свидетельством в поддержку данной гипотезы могли бы быть так называемые космические ливни, которые правильнее называть лавинами, как иногда и поступает Лекомцев В.А. [8]. Но интерпретация этого явления не совсем соответствует действительности. Дело в том, что при столкновении космической частицы с элементами земной атмосферы происходит последовательное
(лавинообразное), ударное (по типу второй фазы взрыва оболочки сверхновой) расщепление ядер азота, кислорода и углерода. При этом энергия лавины непрерывно пополняется за счет энергии расщепляющихся атомов атмосферы (по современным представлениям эта реакция энергозатратная). К счастью, плотность энергии лавины все-таки падает – и лавина затухает. Неправомерное присвоение всей (или значительной её части) энергии лавины одной космической частице,
многократно завышает её истинную начальную энергию, что влечет бессмысленный поиск источников сверхмощного излучения в космосе. Но это отвечает интересам некоторой части научного сообщества. На этом цель статьи можно было бы считать достигнутой. Сделав несколько совершенно не фантастических предположений (скорее даже естественных), была построена модель строения ядра атома без привлечения понятия сильного взаимодействия.
Модель не только соответствует современным знаниям о веществе, но и позволяет объяснить некоторые ранее необъяснимые явления. Однако, исключительный характер взрыва сверхновой (взрыв от охлаждения) затрагивает философский аспект, а именно, кругооборот вещества во Вселенной. По этому поводу необходимо добавить несколько слов. Взрыв Сверхновой является ядерным взрывом с максимально возможным делением вещества. Взрыв Сверхновой это естественное завершение одного из циклов в процессе самосовершенствования материи. Взрыв переводит вещество в состояние с максимальной энтропией, готовя его для начала нового восхождения к вершинам гармонии. По современным теориям, тяжелое вещество, начиная уже с меди, не может синтезироваться в недрах звезд. Откуда же тогда оно берется. Логика подсказывает единственный пока ответ. Гравитация должна собрать нуклонное вещество в гигантские образования, которые уже не могут взорваться
по алгоритму сверхновых, т.к. состоят только из нуклонов и электронов, и за счет энергии гравитации синтезировать в недрах этих образований весь ряд элементов таблицы Менделеева. Данные нейтронные образования, по всей видимости, должны находиться в центрах галактик. Такая возможность более подробно рассмотрена в авторских статьях «Формирование звезд и спиральных галактик» [9] и «Формирование Солнечной системы на основе квантовой парадигмы» [10].
Нижний Новгород, декабрь 2011г. Контакт с автором E-mail: [email protected] СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Физический энциклопедический словарь. М. Советская энциклопедия, 1983. 2. Ландау Л.Д Румер Ю.Б К 1965. 3. Прохоров А.М.: Большая Советская Энциклопедия (3 редакция). 4. Тяпкин А.А Обнаружение аномальных свойств при исследовании
Черенковского излучения, ОИЯИ, Дубна. 5. Швингер Ю. Магнитная модель материи, //УФН, 1971, Т. 103, С.355. 6. Dirac P.A.M. 　// Proc. Roy. Soc. (London), Ser. A, V. 133, P.60 (1931); Phys. Rev. 1948, V.74, P.817 7. Форд К Мир элементарных частиц, М 1965. 8.
Лекомцев В.А О возможности обнаружения сверхсветовых частиц в шальных экспериментах, Интернет 9. Леонович В.Н Формирование звезд типа Солнце в составе спиральных галактик, Интернет, http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/ pages/10304.html. 10. Леонович В.Н Происхождение Солнечной системы на основе квантовой парадигмы, Интернет, http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/ pages/11553.html.