Атомное ядро
Вспомним основные философские
постулаты (предположения), заложенные в современную физику. Они таковы, как и в человеческом обществе: нет авторитетов (const.), «Долой Царя», «Бог умер», Пространство и время не const., скорость – const. Следовательно, делай, что тебе хочется («демократия»). Так и поступают современные люди. Физики тоже люди. И физика, созданная физиками идет тем же путем. Но довольно философии. Перейдем к физике.
Мы подошли к атомному ядру. Опыт, теория и расчеты как будто согласованы, конечно, с некоторыми условностями. И что же? Квантовая электродинамика не может объяснить структуру ядра, хотя уже известно, что ядро состоит из протонов и нейтронов. Возникла проблема: в атомном ядре «собрались» частицы, которым «все равно», «как и что делать», (нейтроны) и которые отталкивают («ненавидят») друг друга (протоны).
И это сообщество различных частиц образует такую сплоченность, что для ее разрушения необходима большая сила. Эта сила больше гравитационной в 10 раз и больше электромагнитной. Назвали эту силу ядерной. «Появилась» в природе третья сила, сила ядерного взаимодействия. Дальше – больше. Будет введена сила слабого взаимодействия, затем и отонная и т.д. Сколько надо столько и будет сил. А сила в Природе одна – гравитационная! Но о ней мы поговорим на форуме физиков.
Возвращаемся к атомному ядру. Все элементарные частицы атомного ядра создают так называемую «яму» потенциальной энергии, глубиной до 40 МэВ. Ядерная сила больше гравитационной в 10 раз, но она проявляется на расстоянии меньше 10 м и на расстоянии больше 10 м переходит в электромагнитную, а затем в гравитационную. Потому в квантовой механике ядро изучается аналогично изучению атома. Рассматриваются те же зависимости энергии частицы от ее расположения в ядре (уровни Ферми), описывается движение нуклонов волновыми функциями и т.д. Полностью применяется математический формализм, как и при изучении атома.
Читатель, извините меня, но мой «здравый ум» и логика не принимают этого. Как могут двигаться частицы в ядре, когда они находятся, почти в пределе плотности (10 кг/м ). Ведь расчет показывает, что бы электрон «втолкнуть» в ядро нужна энергия 267МэВ. А поэтому его там (в ядре) и не находят. Это говорит о том, что нет щелей между нуклонами, что бы можно было поместить самую малую по массе частицу. Следовательно, не может быть колебаний нуклонов, не то чтобы было их движение по функциональной зависимости. Здесь представление о частице как о волне не поможет. Хотя… все возможно. Природа стерпит, но до времени,… когда терпение оканчивается, она дает взрыв («термоядерный», «атомный» и более мелкие).
Самый простой атом вещества это водород Н. У него ядро состоит из одного протона.
Ядро водорода Н состоит из одного протона и одного нейрона, то есть, представляет собой дейтрон. В дейтроне протон и нейтрон «создают» вместе (или имеют) энергию связи 2. 22 МэВ. Это величина получается из разностей масс единичных нуклонов и массы дейтрона. Следовательно, в атоме водорода H энергия связи между электроном и протоном равна 13.6 эВ, а энергия связи в ядре водорода Н равна 2.22 МэВ, то есть, в миллион раз больше. Задумаемся: электрон и протон имеют энергию связи 13.6 эВ, хотя оба имеют общее количество «электричества» (2е); протон и нейтрон в ядре имеют энергию связи 2. 22 МэВ, хотя только один протон имеет «электричества» в количестве одного (е), а общую массу меньше чем по отдельности.
Приписав протону и нейтрону соответствующие функции, современная физика с помощью математического формализма и опыта делает великие открытия: определяются потенциальные энергии связи в ядрах атомов, энергии связи электронов в атоме и молекулах вещества, валентность вещества и т.д. – все прекрасно. Но вот математический формализм приводит к тому, что в случае дейтрона 25% функции распределения вероятностей находится за пределами радиуса действия ядерных сил. А это значит, что нуклон имеет 25% вероятности из общей 10 «выпрыгнуть» из ядра «самостоятельно». Да, таких фокусов классическая физика не знает! Как образуются более сложные ядра?
Пусть имеется множество свободных нуклонов. Постепенно сближаем их на расстоянии 2.5 Х 10 м. Нуклоны «внезапно» почувствуют сильное притяжение своих соседей. Протоны и нейтроны имеют спин равный, ? и они должны подчиняться принципу Паули. А этот принцип дает снижение энергии связи. Но силы нуклон-нуклонного притяжения (ядерные) оказываются как раз на столько большими, что бы уравнялось влияние принципа Паули и ядерной силы. При этом условии на расстоянии s = 1.9 X 10 m. Энергия связи ядра максимальная. Итак, при сближении на расстоянии s = 1.9 X 10 m нуклоны притягиваются большей силой. Что это за сила? Ее назвали ядерной. Но что заставляет два протона сближаться на расстоянии s = 1.9 X 10 m, если они заряжены и должны отталкиваться? Приближение протона и нейтрона можно допустить. Но что заставляет группу нуклонов (в два протона и два нейтрона) собираться в ядро гелия He, если ядерная сила действует на расстоянии, а кулоновская сила отталкивания не допускает сближения протонов.