Текст книги "Мир"

В случае неспаренного протона:

Здесь μ_n = 1,913 и μ_p = 2,793 – магнитные моменты нейтрона и протона. Зависимости μ от j при данном l = j ± 1/2 называются линиями Шмидта. Магнитные дипольные моменты практически всех нечётных ядер согласно опытным данным лежат между линиями Шмидта, но не на самих линиях, как это требуется простейшей оболочечной моделью (рис. 1, 2). Тем не менее близость экспериментальных значений магнитных дипольных моментов ядер к линиям Шмидта такова, что, зная j – I и μ, можно в большинстве случаев однозначно определить I. Данные о квадрупольных электрических моментах ядер значительно хуже описываются оболочечной моделью как по знаку, так и по абсолютной величине. Существенно, однако, что в зависимости квадрупольных моментов от А и Z наблюдается периодичность, соответствующая магическим числам. Все эти сведения о ядрах (значения IP, электрических и магнитных моментов основных состояний, магические числа, данные о возбуждённых состояниях) позволяют принять схему заполнения ядерных оболочек, приведённую на рис. 3.

Согласно экспериментальным данным в области массовых чисел 150 < A < 190 и А > 200 квадрупольные моменты Q ядер c I > 1/2 чрезвычайно велики, они отличаются от значений, предсказываемых оболочечной моделью, в 10–100 раз. В этой же области значений А зависимость энергии нижних возбуждённых состояний ядер от спина ядра оказывается поразительно похожей на зависимость энергии вращающегося волчка от его момента вращения. Особенно четко это выражено у ядер с чётными А и Z. В этом случае энергия ξ возбуждённого уровня со спином I даётся соотношением:

где J – величина, практически не зависящая от I и имеющая размерность момента инерции (См. Момент инерции). Спины возбуждённых состояний в (10) принимают, как показывает опыт, только чётные значения: 2, 4, 6… (соответствует основному состоянию). Эти факты послужили основанием для ротационной модели несферического ядра, предложенной американским физиком Дж. Рейнуотором (1950) и развитой в работах датского физика О. Бора и американского физика Б. Моттельсона. Согласно этой модели ядро представляет собой эллипсоид вращения. Его большая (a1) и малая (a2) полуоси выражаются через параметр деформации β ядра соотношениями:

Электрический квадрупольный момент Q несферического ядра выражается через β. Параметры β, определённые из данных по квадрупольным моментам (не только по статическим, но и динамическим – т. е. по вероятности испускания возбужденным ядром электрического квадрупольного излучения), оказываются по порядку величины равными 0,1, но варьируются в довольно широких пределах, достигая у некоторых ядер редкоземельных элементов значений, близких к 0,5. От параметра β зависит также момент инерции ядра. Как показывает сравнение опытных данных по энергии возбужденных состояний несферических ядер с формулой (10), наблюдаемые значения J значительно меньше моментов инерции твёрдого эллипсоида вращения относительно направления, перпендикулярного оси симметрии. Нет так же ротационных уровней, соответствующих вращению эллипсоида вокруг оси симметрии. Эти обстоятельства исключают возможность отождествить вращение несферического ядра с квантовым вращением твердотельного волчка в буквальном смысле слова. Для ротационной модели несферических ядер принимается схема, аналогичная квантованию движения двухатомной молекулы с идентичными бесспиновыми ядрами: вращательный момент ядер такой молекулы относительно её центра тяжести всегда перпендикулярен оси симметрии (линии, соединяющей ядра). Из-за свойств симметрии волновой функции относительно перестановки ядер допустимы только чётные значения момента вращения (0, 2, 4 и т. д.), что как раз соответствует значениям I для ротационных состояний несферических ядер с чётными А и Z. Для ядер с небольшими значениями параметров деформации β, наблюдаемые значения близки к моменту инерции той части эллипсоида вращения, которая находится вне вписанного в эллипсоид шара. Такой момент инерции мог бы иметь идеальный газ, помещенный в сосуд в форме эллипсоида вращения, или, что то же самое, частицы, движущиеся независимо друг от друга в несферической эллипсоидальной потенциальной яме. С ростом β момент инерции ядра в такой модели растет довольно быстро, достигая твердотельного значения. Это противоречит опытным данным, согласно которым рост l с увеличением Р происходит значительно медленнее, так что для реальных ядер I принимают значения, лежащие между моментами инерции части эллипсоида, находящейся вне вписанного в него шара и твёрдого эллипсоида вращения. Это противоречие устраняется учётом взаимодействия между частицами, движущимися в потенциальной яме. При этом, как оказывается, главную роль играют парные корреляции «сверхтекучего типа» (см. ниже). Описанная картина структуры несферического ядра отвечает обобщению оболочечной модели на случай движения квазичастиц в сферически-несимметричном потенциальном поле (обобщённая модель). При этом несколько изменяются и схема энергетических уровней и квантовые числа, характеризующие индивидуальные орбиты частиц. В связи с появлением физически выделенного направления – оси симметрии эллипсоида, сохраняется проекция момента вращения каждой из частиц на эту ось. Момент вращения частицы при этом перестаёт быть определённым квантовым числом. Практически, однако, для всех ядер смешивание орбит с разными j мало, так как несферичность ядра в движении частиц сказывается главным образом на появлении дополнительного квантового числа. Для нечетных ядер спин ядра I получается векторным сложением ротационного момента всего ядра как целого и момента вращения «последнего» нечётного нуклона. При этом энергия ротационного уровня зависит не только от I, но и от проекции момента вращения К нечётного нуклона на ось симметрии ядра. Разным значениям К отвечают разные «ротационные полосы». Общая формула, определяющая энергию ξ (I) ротационного уровня нечётного ядра, имеет вид:

где δK, 1/2 = 0, если К ≠ 1/2 и δK,1/2 = 1, при K = 1/2; a – эмпирически подбираемая константа, характеризующая «связь» момента вращения частицы и ротационного момента ядра. Моменты инерции для чётных и нечётных по А несферических ядер по порядку величины одинаковы и таковы, что энергия возбуждения первого ротационного уровня у ядер редкоземельных элементов около 100 кэв (это отвечает значениям J ~ 10^-47 г·см²). Существенная черта ротационной модели несферических ядер – сочетание вращения всего ядра как целого, с движением отдельных нуклонов в несферическом потенциальном поле. При этом предполагается, что вращение всего ядра (т. е. несферической потенциальной ямы) происходит достаточно медленно сравнительно со скоростью движения нуклонов (адиабатическое приближение). Более точно последнее означает, что расстояние между соседними ротационными уровнями должно быть мало сравнительно с расстояниями между энергетическими уровнями нуклонов в потенциальной яме. Адиабатическое приближение для описания энергетического спектра некоторых несферических ядер оказывается недостаточным. В этом случае вводятся неадиабатические поправки (например, на кориолисовы силы и др.), что приводит к увеличению числа параметров, определяемых из сравнения теории с опытом. Современные данные о ротационных спектрах несферических ядер обильны. У некоторых ядер известно несколько ротационных полос (например, у ядра ²³⁵U наблюдается 9 полос, причём отдельные ротационные полосы «прослежены» вплоть до спинов I = 25/2 и более). Несферические ядра в основном сосредоточены в области больших А. Есть попытки интерпретировать и некоторые лёгкие ядра как несферические (так в несферичности «подозревается» ядро ²⁴Mg). Моменты инерции таких лёгких ядер оказываются примерно в 10 раз меньше, чем у тяжёлых. Ротационная модель несферических ядер позволяет описать ряд существенных свойств большой группы ядер. Вместе с тем эта модель не является последовательной теорией, выведенной из «первых принципов». Её исходные положения постулированы в соответствии с эмпирическими данными о ядрах. В рамках этой модели необъяснённым остаётся сам факт возникновения ротационного спектра (т. е. факт вращения всего ядра как целого). Попытки получить ядерные ротационные спектры на основе общей квантовомеханической теории системы многих тел пока остаются незавершёнными. Сверхтекучесть ядерного вещества и другие ядерные модели. Аналогично тому, как спаривание электронов в металлах порождает сверхпроводимость (см. Купера эффект), спаривание нуклонов должно приводить к сверхтекучести ядерного вещества. В безграничном ядре (ядерной материи) в единую «частицу» (куперовскую пару) объединялись бы нуклоны с равными по величине, но противоположными по знаку импульсами и проекциями спинов. В реальных ядрах предполагается спаривание нуклонов с одними и теми же значениями квантовых чисел (j, l) и с противоположными проекциями полного момента вращения нуклона, равными – j, – j + 1… j – 1, j. Физическая причина спаривания – взаимодействие частиц, движущихся по индивидуальным орбитам, как это принимается оболочечной моделью. Впервые на возможность сверхтекучести ядерной материи указал Н. Н. Боголюбов (1958). Одним из проявлений сверхтекучести должно быть наличие энергетической щели между сверхтекучим и нормальным состоянием ядерного вещества. Величина этой щели определяется энергией связи пары (энергией спаривания), которая для ядерной материи (насколько можно судить по разности энергий связи чётных и нечётных ядер) должна составлять ~ 1–2 Мэв. В реальных ядрах наличие энергетической щели с определённостью установить трудно, поскольку спектр ядерных уровней дискретен и расстояние между оболочечными уровнями сравнимо с величиной щели. Наиболее ярким указанием на сверхтекучесть ядерного вещества является отличие моментов инерции сильно несферических ядер от твердотельных значений: теория сверхтекучести ядерного вещества удовлетворительно объясняет как абсолютные значения моментов инерции, так и их зависимость от параметра деформации Р. Теория предсказывает также резкое (скачкообразное) возрастание момента инерции в данной вращательной полосе при некотором критическом (достаточно большом) спине I. Это явление, аналогичное разрушению сверхпроводимости достаточно сильным магнитным полем, пока отчётливо не наблюдалось (в теоретическом предсказании критических значений I имеются неопределённости). Менее выразительно, но всё же заметно сказывается сверхтекучесть ядерного вещества на других свойствах ядра: на вероятностях электромагнитных переходов, на положениях оболочечных уровней и т. п. Однако в целом сверхтекучесть ядерного вещества выражена в реальных ядрах не так ярко, как, например, явление сверхпроводимости металлов или сверхтекучесть гелия при низких температурах. Причиной этого является ограниченность размера ядра, сравнимая с размером куперовской пары. Менее надёжны, чем в физике обычных конденсированных сред, и выводы теории сверхтекучести ядер. Главным препятствием теории и здесь является то обстоятельство, что взаимодействие между ядерными частицами не может считаться слабым (в отличие, например, от взаимодействия, приводящего к спариванию электронов в металле). Поэтому наряду с парными корреляциями следовало бы учитывать и корреляции большего числа частиц (например, четырёх). Вопрос о влиянии таких многочастичных корреляций на свойства ядра остаётся пока открытым. Описанные ядерные модели являются основными, охватывающими свойства большинства ядер. Они, однако, недостаточны для описания всех наблюдаемых свойств основных и возбуждённых состояний ядер. Так, в частности, для объяснения спектра коллективных возбуждений сферических ядер привлекается модель поверхностных и квадрупольных колебаний жидкой капли, с которой отождествляется ядро (вибрационная модель). Для объяснения свойств некоторых ядер используются представления о кластерной (блочной) структуре я. а., например предполагается, что ядро 6Li значительную часть времени проводит в виде дейтрона и α-частицы, вращающихся относительно центра тяжести ядра. Все ядерные модели играют роль более или менее вероятных рабочих гипотез. Последовательное же объяснение наиболее важных свойств ядер на прочной основе общих физических принципов и данных о взаимодействии нуклонов остаётся пока одной из нерешенных фундаментальных проблем современной физики.

И. С. Шапиро

Рис. 1. Линии Шмидта для ядер с нечётным числом нейтронов

Рис. 2. Линии Шмидта для ядер с нечётным числом протонов (точки – экспериментальные данные)

Рис. 3. Эмпирическая последовательность уровней протонов и нейтронов в модели ядерных оболочек. Справа от уровней указаны j, слева – номера уровней и слоёв

Рис. 4–5. Такого быть не может

Рис 4–6. Электрон (позитрон)

АТОМ

Similar presentations: Это типичный рисунок, изображающий атомное ядро

Я считаю, что такая трактовка строения ядра неправильна. Нейтроны и позитроны не могут находиться в ядре вперемешку.

1. Согласно законам гравитации, самые массивные вещества находятся в центре масс любого материального образования. Более верхние этажи занимают элементы согласно рангам массивности – протоны, и самую далёкую от центра позицию занимают электроны.

2. Я не согласен с тем, что все частицы атомного ядра имеют форму шара. Я считаю, что все элементы атомов, включая электрон, весьма пластичны и принимают такую форму, какая необходима для эффективного выполнения ядром своих функций.

3. Само ядро может иметь шаровидную форму или близкую к таковой для более полноценного выполнения своих функций при объединении ядер атомов в молекулу.

Рис 4–7. Ядро атома

Рис. 4–8. Ядро атома

Рис. 4–9. Вот так примерно выглядит разрез атома элемента Дермштадтий

Цифрами обозначено максимальное количество электронов в слое

Рис. 4–9(А). Дермштадтий. ВИД А

1. Ядро атома. 2. Электроны

Это только схематический чертёж. На самом деле электронный слой относительно ядра имеет гораздо меньшие размеры

Рисунком 10 я отвечаю на вопрос: правилен ли вывод Э. Резерфорда о планетарной модели строения атома? Вот как был осуществлён опыт «возможность беспрепятственного пролёта альфа-частицы». Направления беспрепятственного пролёта альфа-частицы.

Схема опыта Резерфорда по рассеянию α-частиц.

K – свинцовый контейнер с радиоактивным веществом, Э – экран, покрытый сернистым цинком, Ф – золотая фольга, M – микроскоп

Вывод о планетарной модели строения атомов Резерфорд сделал из того, что многие альфа-частицы, которыми он бомбардировал фольгу, прошивали её насквозь, а некоторые отклонялись почти на 180°. Но планетарная модель построения атомов не отвечает на многие вопросы, связанные с функциями атомов в материи. Например, как соединяются атомы между собой? Последние спектроскопические исследования атомов показали, что электроны в атоме не вращаются на орбитах, а вращаются на протонах. На рис. 10 я представил один из вариантов построения материи. Из него видно, что альфа-частица может пролететь беспрепятственно через слой материи, но может столкнуться с атомом и при клеточном построении атомов в материи. Такое построение материи могут обеспечить протон-нейтронные и протон-протонные связи между атомами.

Рис. 4–10

Так как атом – элементарная частица вещественной материи и состоит из элементарных частиц материи, элементы атома (электроны, протоны, нейтроны) при создании атомов и в этих самых атомах могут принимать любую форму в зависимости от обстоятельств. «Протоны и нейтроны, находящиеся на внутренних оболочках атомных ядер, имеют достаточно высокую энергию и сближаются так, что начинает сказываться их внутренняя структура»[8]8
  https://scientificrussia.ru/


[Закрыть]. Учитывая это, можно принять, что в материальном теле атомы составляют соединения разных формаций и разной плотности. Поэтому вероятность того, что при опытах Резерфорда альфа-частицы пролетали в промежутки между атомами, тем более что фольга была тонкой, вполне имеет место быть.

Возможные конструкции атомов

Рис. 4–11

Рис. 4–12. Атом гелия (2 × 2)

Рис. 4–13. Атом лития (3 × 3)

Рис. 4–14. Атом бериллия (4 × 5)

Рис. 4–15. Атом бора (5 × 5)

Возможные схемы соединения атомов

Вариант А

Протон – протонная связь

Рис. 4–16. Атом А-А

Вариант Б

Процесс соединения двух атомов в молекулу

Рис. 4–17

Величина радиуса ядра определяется числом нуклонов в ядре, R = 1,3А^1/3 Фм (см. рис. 6).

Атомные ядра вблизи долины стабильности представляют собой довольно компактные объекты. Их радиусы меняются от 2–3 Фм для самых легких ядер до 7–8 для самых тяжелых.

Рис. 4–18. Радиусы ядер, полученные в экспериментах по рассеянию электронов

Рис. 4–19

Есть ли такое физическое явление или событие – время? Такого физического явления или события в природе нет. Есть другие явления, есть другие события. Время же – просто понятие. Эталоном времени (основой) служит продолжительность какого-то события. Ньютон очень мудро определил время как «вместилище событий»: «Стрела времени исходит из бесконечного прошлого и устремлена в бесконечное будущее. Каждой точке этой стрелы соответствуют события, которые происходили, происходят или будут происходить в МИРЕ». Время – это философская категория (не явление, не событие!) для описания объектов материальной реальности, характеризующая длительность их существования, взаимодействия, последовательность причинно-следственных отношений и смены форм материи («Википедия»). Но эти рассуждения являются результатом деятельности человеческого разума. Только разум может фиксировать обозревать и анализировать события… Но мы же чувствуем это время, мы ощущаем его течение. Мы говорим: «Время летит неумолимо» или «Время тянется бесконечно». Как же так? Времени вроде бы как нет, но оно вроде бы как есть?! Я думаю, что всё дело в том, что в нашем понимании время, несомненно, существует, но… за время мы принимаем течение циклических событий, которые возможно фиксировать (секунда, минута, час, день, год…). Исходя из этого, мы и дадим определение времени.

Время – это ряд циклических событий, постоянно происходящих в природе, которые мы имеем возможность фиксировать.

В процессе бытия материи осуществляются события, следующие своим чередом вследствие физических свойств материи. Каждое событие, происходящее с материей, имеет свою длительность. А длительность – это количество калибровочных событий, укладывающихся в измеряемом событии. Среди людей принято, что сумма длительности череды событий образует «время».

Мы говорим, что год состоит из 365 суток. Здесь измеряемое событие – год, а калибром ему служат события – «сутки».

Но «время» как явление не существует. Оно существует как понятие суммы явлений. Время – это чисто мыслительный образ. Поэтому-то его можно мысленно представить как угодно и чем угодно.

Заключение

Часть учёных склоняется к мысли, что ВСЕЛЕННУЮ ОЖИДАЕТ ГИБЕЛЬ из-за того, что все звёзды превратятся в чёрные дыры, являющиеся могилой для материи.

«Физика элементарных частиц материи» не согласна с выводами о неминуемой смерти Вселенной и объявляет всем, что

Вселенная бессмертна!

Вселенная жила, живёт и будет жить всегда!!!

«Материя во Вселенной вместе со своей энергией вновь и вновь проходит по кругу превращений из одного состояния в другое, что является залогом её вечной жизни».

В. Голощапов

Послесловие

На планете Земля за 4,5 млрд лет зародилась жизнь: сначала в виде вируса, затем в виде живой клетки, потом – насекомое… и т. д. За время, прошедшее до настоящего времени, Земля обзавелась несколькими цивилизациями людей. Так как мир не имеет временных границ жизни, можно сделать вывод, что Вселенную населяют множество существ по уровню развития и ниже нашего, и выше нашего. Если судить по раскопкам археологов, то уровень одной из цивилизаций, живших до нас людей, был примерно таким же, как в настоящее время. Но эта цивилизация убила саму себя мировой войной. Как же так могло случиться? Я считаю, что корень зла кроется в непропорциональном развитии технической культуры с одной стороны и социальной культуры – с другой стороны. Получилось так, что технически люди были оснащены хорошо, но вот жить в мире друг с другом ума не хватало. В настоящее время мы снова стоим на этом же критическом рубеже.

Я считаю, что за нами ведут наблюдение представители более высокой цивилизации, т. е. мы под колпаком. Об этом говорят и американские астронавты, и наши (советские и российские). Однако космовитяне не вмешиваются в процесс нашего развития. Кое-что они нам подсказали в виде религиозных догм, но большего делать, видно, не собираются. Возможно, что, зная процесс развития общества, они полагают, что мы сами через пот и кровь благополучно дойдём до следующего уровня своего общественного развития. Итак, всё зависит от уровня нашей социальной культуры.

Владимир Голощапов

2021 г.

Я описал видение мною мира и процессов, происходящих в нём, на основе тех материалов, которые в данной работе я до вас довёл. Возможно, что какая-то часть моих трудов окажется полезной для человечества.