Текст книги "Мир"

Первая попытка создания модели атома на основе накопленных экспериментальных данных (1903) принадлежит Дж. Томсону. Он считал, что атом представляет собой электронейтральную систему шарообразной формы радиусом, примерно равным 10^–10 м. Положительный заряд атома равномерно распределен по всему объему шара, а отрицательно заряженные электроны находятся внутри него (рис. 1). Для объяснения линейчатых спектров испускания атомов Томсон пытался определить расположение электронов в атоме и рассчитать частоты их колебаний около положений равновесия. Однако эти попытки не увенчались успехом. Через несколько лет в опытах великого английского физика Э. Резерфорда было доказано, что модель Томсона неверна.

Первые прямые эксперименты по исследованию внутренней структуры атомов были выполнены Э. Резерфордом и его сотрудниками Э. Марсденом и Х. Гейгером в 1909–1911 гг. Резерфорд предложил применить зондирование атома с помощью α-частиц, которые возникают при радиоактивном распаде радия и некоторых других элементов. Масса α-частиц приблизительно в 7300 раз больше массы электрона, а положительный заряд равен удвоенному элементарному заряду. В своих опытах Резерфорд использовал α-частицы с кинетической энергией около 5 Мэв (скорость таких частиц очень велика – порядка 10⁷ м/с, но все же значительно меньше скорости света). α-частицы – это полностью ионизированные атомы гелия. Они были открыты Резерфордом в 1899 г. при изучении явления радиоактивности. Этими частицами Резерфорд бомбардировал атомы тяжелых элементов (золото, серебро, медь и др.). Электроны, входящие в состав атомов, вследствие малой массы не могут заметно изменить траекторию α-частицы. Рассеяние, то есть изменение направления движения α-частиц, может вызвать только тяжелая, положительно заряженная часть атома. Схема опыта Резерфорда представлена на рис. 2. От радиоактивного источника, заключенного в свинцовый контейнер, α-частицы направлялись на тонкую металлическую фольгу. Рассеянные частицы попадали на экран, покрытый слоем кристаллов сульфида цинка, способных светиться под ударами быстрых заряженных частиц. Сцинтилляции (вспышки) на экране наблюдались глазом с помощью микроскопа. Наблюдения рассеянных α-частиц в опыте Резерфорда можно было проводить под различными углами φ к первоначальному направлению пучка. Было обнаружено, что большинство α-частиц проходит через тонкий слой металла, практически не испытывая отклонения. Однако небольшая часть частиц отклоняется на значительные углы, превышающие 30°. Очень редкие α-частицы (приблизительно одна на десять тысяч) испытывали отклонение на углы, близкие к 180°. Этот результат был совершенно неожиданным даже для Резерфорда. Его представления находились в резком противоречии с моделью атома Томсона, согласно которой положительный заряд распределен по всему объему атома. При таком распределении положительный заряд не может создать сильное электрическое поле, способное отбросить α-частицы назад. Электрическое поле однородного заряженного шара максимально на его поверхности и убывает до нуля по мере приближения к центру шара. Если бы радиус шара, в котором сосредоточен весь положительный заряд атома, уменьшился в n раз, то максимальная сила отталкивания, действующая на α-частицу, по закону Кулона возросла бы в n² раз. Следовательно, при достаточно большом значении n α-частицы могли бы испытать рассеяние на большие углы вплоть до 180°. Эти соображения привели Резерфорда к выводу, что атом почти пустой, и весь его положительный заряд сосредоточен в малом объеме. Эту часть атома Резерфорд назвал атомным ядром. Так возникла ядерная модель атома. Рис. 1 иллюстрирует рассеяние α-частицы в атоме Томсона и в атоме Резерфорда. Таким образом результаты опытов привели Резерфорда и его сотрудников к выводу, что в центре атома находится плотное, положительно заряженное ядро, диаметр которого не превышает 10^–14–10^–15 м. Это ядро занимает только 10^–12 часть полного объема атома, но содержит весь положительный заряд и не менее 99,95 % его массы. Веществу, составляющему ядро атома, следовало приписать колоссальную плотность порядка ρ ≈ 10¹⁵ г/см³. Заряд ядра должен быть равен суммарному заряду всех электронов, входящих в состав атома. Впоследствии удалось установить, что если заряд электрона принять за единицу, то заряд ядра в точности равен номеру данного элемента в таблице Менделеева. Радикальные выводы о строении атома, следовавшие из опытов Резерфорда, заставляли многих ученых сомневаться в их справедливости. Не был исключением и сам Резерфорд, опубликовавший результаты своих исследований только в 1911 г., через два года после выполнения первых экспериментов. Опираясь на классические представления о движении микрочастиц, Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно этой модели в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, под действием кулоновских сил со стороны ядра вращаются электроны (рис. 2). Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.

Планетарная модель атома, предложенная Резерфордом, несомненно, явилась крупным шагом вперед в развитии знаний о строении атома. Она была совершенно необходимой для объяснения опытов по рассеянию α-частиц, однако оказалась неспособной объяснить сам факт длительного существования атома, т. е. его устойчивость. По законам классической электродинамики движущийся с ускорением заряд должен излучать электромагнитные волны, уносящие энергию. За короткое время (порядка 10^–8 с) все электроны в атоме Резерфорда должны растратить всю свою энергию и упасть на ядро. То, что этого не происходит в устойчивых состояниях атома, показывает, что внутренние процессы в атоме не подчиняются классическим законам.

Итак, Резерфорд предложил планетарную схему атома. Ученик Э. Резерфорда, Нильс Бор, разрабатывая далее планетарную систему строения атома, сделал смелое предположение, что электроны в атоме вращаются по определённым стационарным орбитам. Какие силы, какие поля создают эти орбиты, было неизвестно. Вот что сказал по этому поводу Э. Резерфорд: «…как может знать электрон, с какой частотой он должен колебаться, когда он переходит с одного стационарного состояния на другое… Мне кажется, что Вы вынуждены предположить, что электрон знает заблаговременно, где он собирается остановиться». Резерфорд очень точно указал на слабое место в учении Нильса Бора. Но пока эта теория удовлетворяла весь научный мир. Идя и дальше этим путём, учёные вынуждены были для других электронов определять новые орбиты. Получилась красивая картинка (рис. 4–5), но она не отражает сущности. Какие силы заставляют вращаться электроны на этих орбитах? Как электрон переходит с одной орбиты на другую, которая имеет другой угол наклона к оси атома? Я считаю, что теория планетарного расположения электронов в атоме – это ошибка. Тем более вращение электронов в различных плоскостях (как показывается на рис. 4–5.) Кроме того, планетарная модель хороша только для одного атома. Но ведь любое физическое тело состоит из множества атомов. Тогда возникают вопросы. 1. Какие силы удерживают электрон на орбите, только центробежная? Никаких других сил (полей), отталкивающих электрон, у ядра нет. Во-первых, такая сила неизвестна, во-вторых, эта сила должна создавать сопротивление при соударении атома с другой частицей. Однако при всех ударах соблюдается закон Комптона и атом ведёт себя как упругое твёрдое тело. 2. Как атомы соединяются между собой и образуют плотные физические тела? Планетарная схема строения атомов не отвечает на эти вопросы. Поэтому я считаю, что такое изображение атома, как на рис. 4, неверно. Всё происходит по классическим законам. Электроны честно падают на ядро атома. Однако по плотности ядро является препятствием для присоединения ещё одного электрона. Протон – это достаточно плотная частица и не примет в свои ряды лишнюю частицу. Определяющим обстоятельством при образовании атомов являются силы гравитационных полей нуклонов (силы гравитации) и давление. Нейтрон – неустойчивая частица при малом давлении, так как при малом давлении силы упругости квантов материи, образовывающие нейтрон, превышают силы гравитации, собирающие кванты в нейтрон, и нейтрон распадается. Эти же силы гравитации при увеличении давления определяют количество нейтронов в атоме. Так как нейтрон – частица с солидным гравитационным полем, она реагирует прежде всего на гравитацию. А самое большое гравитационное поле у нейтронов. Вот нейтроны и образуют гравитационные союзы, тесно сжимая друг друга в своих объятиях, насколько им позволяет внешнее давление. Итак, чем больше внешнее давление, тем большее количество нейтронов входят в создающиеся нейтронные группы. Далее поверх этих групп оседают протоны, гравитационное поле которых менее сильное, чем у нейтронов. Протоны образуют корку этого каравая. В добавление ко всему, протоны прикрепляются к нейтронам своими магнитными полями. Следуя логике природного закона, изложенного в таблице Д. И. Менделеева, это строительство идёт так, что в атоме образуются два магнитных полюса – северный и южный, образуя таким образом единый магнитный поток, в который попадают электроны, образуя различные слои. Но электроны в данном случае имеют вид не шариков, как их представляют в картинках, а ленточек, как они создаются в природе. Вот эти ленточки и опоясывают ядро атома, а пояски по два электрона выполняют роль подшипников между группами слоёв, которые вынуждены вращаться с разными угловыми скоростями. Подтверждением того, что электроны в атомах расположены слоями, а не разбросаны по орбитам, стали опыты, описанные в книге П. Е. Колпакова «Основы ядерной физики» (стр. 31–32): «Известно, что электроны в атоме расположены в различных оболочках – К, L, M, N… каждой из которых соответствует определённая энергия связи…» При таком расположении частиц всё встаёт на свои места: и баланс электрических зарядов соблюдается, и магнитное поле работает, и строение веществ объяснимо с точки зрения периодической системы таблицы Д. И. Менделеева.

В начале 30-х гг. XX столетия физики уже знали, что ядро содержит протоны – положительно заряженные частицы. И возникал логичный вопрос: почему одноименные заряды не отталкиваются? В 1932 г. англичанин Джеймс Чедвик открыл нейтрон – нейтральную частицу, по массе соизмеримую с протоном и также входящую в состав ядра. И вопрос о внутриядерных силах встал с еще большей остротой: как же образуются эти протоны и нейтроны? что связывает нейтроны с протонами и друг с другом? как образуются электроны и позитроны? почему ядро атома не распадается на части? какие силы удерживают частицы ядра рядом друг с другом?

Ранее уже сообщалось, что квант материи обладает электрическим зарядом и магнитным полем. А какому же заряду какое поле принадлежит? Оказывается, что отрицательно заряженные кванты по знаку материи имеют в равных количествах и поля с северным магнитным полюсом и поля с южным магнитным полюсом, то же самое свойство имеют и положительно заряженные кванты материи. Для того, чтобы доказать это, необходимо рассмотреть процесс образования электронно-позитронных пар. П. Е. Колпаков «Основы ядерной физики (§ 5, п. 3., стр. 36): «Начиная с энергии ~ 1,02 Мэв. и при больших её значениях появляется новый процесс – образование пар (электрон – позитрон). Эти электроны и позитроны возникают не из атомного ядра и не из электронной оболочки атома, а являются результатом взаимопревращения фотонов в электрон-позитрон. Это описано уравнением (11.40) «Основы ядерной физики»: hν₀ = 2m₀c²+ε_к⁺ + ε_к^-. Но ни это уравнение, ни следующие дальше не отражают суть действия. Этот процесс будет выражаться так: 2 × 10²² hν₀ → (Е_к + Е_вн)е+; 2 × 10²² hν₀ → (Е_к + Е_вн)е—, потому что электрон создают не пара фотонов, а 10²² фотонов с энергией hν_0. Это энергия движения фотонов (отрицательно заряженных для электронов и положительно заряженных для позитронов), (Е_к + Е_вн)γ⁺ = hν₀ – энергия движения одного положительно заряженного фотона, (Е_к + Е_вн)γ^— = hν₀ – энергия движения одного отрицательно заряженного фотона. Встречаясь с препятствием в виде ядра атомы вещества ɣ⁺ и ɣ^— отскакивают от этого ядра и, преодолевая сопротивление одинаково заряженных электрических полей, соединяются друг с другом различными по знаку магнитными полюсами. То есть как положительно заряженные кванты, так и отрицательно заряженные кванты имеют в равных количествах мономагнитные северный или южный полюса. Своими магнитными полюсами кванты соединяются до тех пор, пока не образуется устойчивая частица – электрон или позитрон. Следовательно, для соединения частиц с одинаково заряженными электрическими полями фотонов в электрон или позитрон необходимо определённое давление. Вот это-то давление создаётся при столкновении фотона с препятствием в виде протона.

Когда кванты материи расположены относительно свободно, они друг с другом не соединяются, так как для соединения необходимо определённое усилие сдавливания квантов. Это усилие преодолевает барьер отталкивания электрически одинаково заряженных квантов, что необходимо для вступления в действие магнитных сил. Далее электроны и позитроны выкристаллизовываются в массе квантов, так как у них создался такой электрический потенциал, что больше при сложившимся давлении в это образование квантам уже проникнуть нельзя. Отталкивая друг друга, одинаково заряженные образования стремятся соединиться с образованием противоположного электрического знака. Таким образом происходит образование протонов. Протон – это настолько плотное соединение, что ни кванты, ни электроны (позитроны) в это объединение проникнуть не могут. Но протон – это уже образование с двумя магнитными полюсами и у него есть положительный электрический заряд. Почему? Я не знаю. Поэтому скажу, что так распорядилась её величество ПРИРОДА. Итак, у протона кроме положительного заряда есть ещё и магнитный поток. Электрон, попавший в этот поток, начинает вращаться. Он вращается на протоне, ни на какую орбиту он не становится, а образует поясок на протоне. Электрону нет возможности отделиться от протона – не позволяет сила взаимного притяжения. Так как электрон – создание аморфное, то даже один электрон образует поясок. Зарождение вещества в чреве космического тела происходит при огромном давлении и при высокой температуре. Одни кванты материи стремятся к центру космического тела, другие, наоборот, покидают центр космического тела. Но есть и третья группа квантов, которые с помощью своих силовых полей соединяются со своими собратьями, образуя различные элементы атомов, которые затем объединяются в атомы. Протоны состоят из позитронов и электронов, но позитронов в протоне на один больше, чем электронов (барионная асимметрия). Однако по плотности протон уже является препятствием для присоединения ещё одного электрона. Нейтрон же образуется при большем давлении и является ещё более плотным образованием. Нейтрон состоит из равного количества позитронов и электронов. Японский физик-теоретик Хидэки Юкава в 1934 г. создал свою мезонную теорию и предсказал заряженные мезоны, а в 1938 г. вместе со своим учеником Сёити Сакатой, исходя из зарядовой независимости ядерных сил, предсказал существование нейтральных мезонов. Гравитационные поля элементарных частиц, составляющих атом, сливаются и преобразуются в общее гравитационное поле атома.

Я считаю, что мезоны – это граничный слой нуклона атома. Человек покрыт кожей, животное покрыто шкурой, растение покрыто корой, а нуклоны атома покрыты мезонами. У каждого нуклона – свой мезон.

Первое и самое главное следствие атомной спектроскопии, которое относится к ядру атома, – отсутствие орбитального движения электрона в атоме. Электроны взаимодействуют с ядрами атомов своими осями вращения. Это возможно, если электроны вращаются на поверхности ядра. Это самый главный факт, который я пытаюсь довести до читателя в своих работах.

Краткие выводы. 1. Можно считать, что найден принцип формирования ядер атомов химических элементов. Нейтроны и протоны в ядре атома соединяют гравитационные и магнитные силы их магнитных полюсов. Причем, протон имеет простейшее магнитное поле, подобное магнитному полю стержневого магнита. Нейтрон имеет сложное магнитное поле, которое формирует на его поверхности шесть симметрично расположенных магнитных полюсов: три южных и три северных. 2. Разница масс между протоном и нейтроном, составляющая около 1,3 Мэв. Вследствие этого нейтрон в ядрах находится в более глубокой потенциальной яме, чем протон, и потому бета-распад нейтрона оказывается энергетически невыгодным. Это приводит к тому, что в ядрах нейтрон стабилен. Ядро любого химического элемента формируется так, чтобы все протоны были на его поверхности (оболочечное строение ядра) как более лёгкий элемент, и между оболочками протонов обязательно были нейтроны, которые, соединяя протоны, выполняют функции экрана между одноименными электрическими полями протонов. Протоны и нейтроны покрыты мезонами, укрепляющими их внутриядерные связи. Все элементы ядра объединяются единым магнитным полем. И на самом верху этой пирамиды располагаются самые лёгкие элементы атомов – электроны. Ядра химических элементов с большими массовыми числами радиоактивны потому, что у них удельная энергия связи между нуклонами в несколько раз меньше энергии упругости, направленной на разрыв связей, чем у ядер со средними массовыми числами. Образование и существование таких элементов возможно только при большом внешнем давлении.

Полуклассическая модель атома была предложена Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. Однако с точки зрения классической электродинамики электрон в модели Резерфорда, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать энергию непрерывно и очень быстро и, потеряв её, упасть на ядро. Чтобы преодолеть эту проблему, Бор ввёл допущение, суть которого заключается в том, что электроны в атоме могут двигаться только по определённым (стационарным) орбитам, находясь на которых они не излучают, а излучение или поглощение происходит только в момент перехода с одной орбиты на другую. Причём, стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка. Излучение или поглощение происходит только в момент перехода электрона с одной орбиты на другую. Причём, стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка. Так какие же силы «создают» орбиты? Известно, что электроны вращаются вокруг ядер атомов. Это может быть только в том случае, когда силы притяжения – центростремительные силы и центробежные силы будут равны между собой. Я считаю, что при выводе своих закономерностей относительно зависимости орбит электронов в атоме Нильсом Бором были допущены некоторые неточности.

1. Бором не вскрыта причина вращения электрона. Вращаться электрон заставляет магнитный поток ядра атома. Магнитный поток образуется тогда, когда существуют вместе два магнитных полюса. Просто в то время считалось, что протон – это просто большая заряженная частица, а о магнитном потоке и влиянии магнитного потока на заряженную частицу не было известно, поэтому вращение электрона считали результатом действия кулоновских сил.

2. Почему-то Бором не берётся во внимание влияние поля гравитации. Если считать величину влияния силы гравитации на электрон по существующим формулам гравитационного взаимодействия по закону, определённому Исааком Ньютоном для небесных тел, то действительно эта сила получается мизерной по сравнению с силой электрического поля, но на самом деле это поле сильнее электрического. Здесь ньютоновская формула F=Gm₁ × m₂/r² неприемлема. Я считаю, что в субатомном мире существует единый закон распределения сил в силовых полях. И этот закон таков: силы в энергетических полях элементарных частиц и нуклонов распределяются обратнопропорционально кубу расстояния от центра частицы: g = g₀/r³; q = q₀/r³.

Давайте предположим, что силовое поле состоит из квантов и каждый слой этого поля имеет одинаковое количество квантов. Однако величина объёма этого пространства увеличивается пропорционально кубу радиуса, следовательно, плотность квантов силы в исследуемом объёме будет пропорционально кубу радиуса уменьшаться (см. рис. 6). На рис. 6 это состояние изображено в плоском рисунке. Но и на нём видно, что каждый вектор силы на малой окружности занимает меньший сектор, чем на большой окружности. И в этом микромире нет никаких диэлектрических коэффициентов, кроме деформации кванта. То, что в субатомном мире распределение сил в полях не квадратичное, писал ещё Хидэки Юкава. Но Нильс Бор жил раньше и не знал этих тонкостей. По кубичному закону изменяется плотность материи в космических телах, так же изменяется плотность фотонов в волне излучения при её движении. Всё говорит о том, что и плотность силовых полей субатомных частиц изменяется тоже по этому закону. Давайте порассуждаем вместе. Предположим, что поле состоит из квантов сил. Оно расположено рядами вокруг ядра частицы. В каждом ряду одинаковое количество квантов. Но поле-то сферическое. Его объём увеличивается пропорционально кубу радиуса. А раз так, то плотность силовых полей квантов до определённого расстояния уменьшается обратно пропорционально кубу увеличения радиуса. При дальнейшем увеличении расстояния эта зависимость принимает вид, описываемый формулой Хидэки Юкавы. Если всё это принять в расчёт, то для достижения электроном в атоме водорода скорости 2,2 × 10⁶ м/сек. R₀ должен иметь величину, равную R₀ =,305 × 10^–26м, в то время как радиус протона R_пр = 0,84087 × 10^–15м. Отсюда вывод: электроны не летают по определённым орбитам, а вращаются на поверхности протона. Создавая свою модель атома, Э. Резерфорд опасался, что электрон упадёт на положительно заряженное ядро и произойдёт аннигиляция (уничтожение) электрона. Э. Резерфорд ещё не знал, что всё ядро атома состоит из электронов и позитронов, что эти (взаимоуничтожающие) друг друга частицы почему-то прекрасно уживаются в составе этого ядра. При построении атомов в космическом теле соблюдается закономерность распределения элементов с различными атомными весами по своим сферам. Чем ближе к центру космического тела располагается вещество, тем атом этого вещества массивнее и тем больше его атомный вес. Слишком большая теснота царит при образовании атомов. При такой тесноте нет возможности электронам вращаться по разным орбитам в разные стороны. Как только электрон попадает в гравитационное и кулоновское поля ядра, он падает на ядро. Так как электрон имеет отрицательный заряд, а ядро имеет магнитный поток, этот поток начинает вращать электрон. Оно стаскивает электрон на середину ядра, где магнитное поле перпендикулярно плоскости вращения электрона, и в этой плоскости вращает электрон с такой угловой скоростью, при которой наведённое магнитное поле будет равно магнитному полю ядра атома. Так же попадает на эту траекторию второй электрон. Образуется первый поясок – слой 1s, – который служит основанием дальнейшего строительства. Надо помнить, что в электроне 10²² квантов материи. Из-за большого давления электроны этого слоя деформированы и представляют собой электронно-квантовый слой. Представьте себе горох в резиновом мешочке. Далее электроны в атоме образуют несколько поясов вокруг средины ядра. Пояс состоит из 1, 2, 3… рядов, именуемых в таблице Менделеева слоями, располагающимися друг над другом. Над первым поясом располагается второй и т. д. (см. периодическую таблицу). Умнейшая таблица! В ней пояса и слои. Слой 1s служит основанием всей пирамиды слоёв. Разделом слоёв служат двухэлектронные слои – 2s, 3s… 7s. Они тоже представляют собой электронно-квантовые слои (прокладки). Пояса вращаются со скоростью, при которой наведённое вращением электронов магнитное поле будет равно магнитному полю ядра атома. Так как направление наведённого поля всегда противоположно направлению магнитного поля ядра, оно нейтрализует силовое действие поля ядра и прироста скорости вращения не будет. Так как пояса по мере удаления от центра имеют разные радиусы, они вращаются с различными угловыми скоростями. Двухэлектронные слои 2s, 3s… служат прокладками для проскальзывания поясов, вращающихся с разными угловыми скоростями относительно друг друга. И это уже не планетарная, а кольцевая система построения атома. Представляю выписку из учебника П. Е. Колпакова «Основы ядерной физики» (стр. 31): «Гамма-фотон или фотон другого вида излучения при прохождении через вещество может вступить во взаимодействие с атомом этого вещества как целым. При этом фотон может передать свою энергию и полностью поглотиться, а за пределы атома выбрасывается электрон. Такой процесс вырывания электрона из атома фотоном называется фотоэффектом, а вырываемые электроны – фотоэлектронами. (Это говорит о том, что электроны, окружающие ядро, находятся в сжатом состоянии. Масса электрона составляет ~1 × 10²² квантов материи, и один фотон не в силах такую махину выбить из гравитационного сцепления с другими электронами. Следовательно, напряжение внутренних сил настолько велико, что достаточно удара одного фотона, чтобы электрон вылетел из своего гнезда. – Примеч. авт.) Атом, потерявший электрон, оказывается в возбуждённом состоянии, освободившийся уровень энергии (слой пояса) в атоме заполняется одним из наружных электронов (при планетарной системе это невозможно) и при этом испускается квант характеристического (рентгеновского) излучения». В отдельных случаях энергия возбуждения (фотон) непосредственно передаётся одному из электронов атома, который покидает атом, а характеристического излучения не происходит. Это явление называется явлением Оже, а выброшенные электроны – электронами Оже. Этот факт говорит о том, что: 1) электроны нанизаны плотно и слоями; 2) электроны-то не одинаковы, количество квантов в электронах наружных слоёв атома больше, чем во внутренних (вероятно, потому что диаметр слоя больше). Известно, что электроны в атоме расположены в различных оболочках – K, L, M, N…, каждой из которых соответствует своя энергия связи. Самая внутренняя K оболочка содержит два электрона, находящихся в состоянии 1s, энергия связи электрона на этой оболочке Е_к имеет значение R_y = (Z – 1)², где R_y = I = 13,61 эв – энергия ионизации для атома водорода, для атома урана Е_к = 115 400 эв, для атома свинца Е_к = 87 800 эв. и т. д. Энергия связи электронов, входящих в L оболочку, приближённо составляет ¹/₂ R_y = (Z – 5)², (хотя L уровень распадается на три подуровня: 2s, 2p_1/2, 2p_3/2), а энергия электронов, входящих в М оболочку, равна примерно ¹/₉ Ry (Z – 13)² (имеется 5 подуровней) и т. д. Последнюю оболочку заполняют валентные электроны, квантовые переходы которых порождают оптический спектр данного атома. Если энергия пролетающего фотона окажется достаточной, то он может выбить электрон из занимаемого им слоя и перевести его в любое из незаполненных связанных состояний или совсем удалить из атома. Фотоны малой энергии способны выбить из атомов лишь оптические электроны, обладающие малой энергией связи. Фотоны большой энергии могут выбить электроны из более глубоких слоёв. С точки зрения фэчм валентные электроны каждого элемента имеют определённое количество квантов. Это количество такое, что при исследовании электрон точно показывает, атому какого элемента этот электрон принадлежит. На рис. 14 изображён атом Дермштадтия. Для наглядности на рисунке изображён диск поясов электронов таким большим. Для расчёта истинных размеров пояса электронов примем условие, что размеры элементов ядра пропорциональны их массе. Универсальная атомная единица массы ¹/₁₂ массы атома изотопа ₃С¹². 1 а. е. м. = 1,6603 × 10^-27 кг. Масса атома Ds = 271 а. е. м. Ширина пояса электронов (семнадцать слоёв) с двух сторон ядра составит 34 электрона. Масса электрона m_э = 5,48597 × 10^–4 у. а. е. м. Тогда масса диаметра пояса электронов m_dэ = 5,48597 × 10^–4 × 34 = 1,8652298х10^–2 у. а. е. м. Масса электронов в атоме будет 5,48597 × 10^–4 × 110 = 6,034567 × 10^–2 у. а. е. м. Ядро Ds будет иметь массу М_d = 271–0.06 = 270,94 а. е. м. Масса 34-х слоёв электронов равна 1,8652298х10^–2 а. е. м. Это будет составлять от ядра 1,86523 × 10^–2/270,94 = 0,000069 = 6,9 × 10^–5 часть массы ядра. То есть диаметр ядра за счёт кольца электронов увеличится примерно на 0,000069 части от своего размера. Если учесть, что электроны в поясах сильно сжаты, то диаметр ядра за счёт кольца электронов увеличится примерно на 0,00005 частей от своего размера. Масса протона составляет 1,00727663 у. а. е. м. Масса протонов Ds составляет 110,8004 у. а. е. м. Масса электронов будет равна 6,034567 × 10^–2 у. а. е. м. Тогда масса протонов и электронов будет 110,8064 у. а. е. м. Атомный вес Ds = 271 у. а. е. м. Масса нейтронов будет равна 271–110,8064 = 160,1936 у. а. е. м. Масса покоя нейтрона равна 1,0086654 у. а. е. м. Тогда в атоме Дермштадтия будет 159 нейтронов. Итак, чем больше атомный вес элемента, тем больше в нём нейтронов. Нейтроны и электроны скрепляют ядро. Нейтроны – ядерной силой, а электроны – гравитационной и кулоновской. Тогда почему же разрушаются ядра массивных атомов? Это происходит потому, что кванты материи в таких атомах находятся в сильно сжатом состоянии и в них создаётся большое внутреннее напряжение. Такие атомы способны существовать только при наличии внешнего давления, которое нивелирует внутреннее напряжение, создаваемое квантами этих веществ.