На главную

Научная конференция Отделения ядерной физики РАН 20.11.1998 г.

ЯДЕРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ - ОДНО ИЗ РАЗЛИЧИМЫХ ЯВЛЕНИЙ ЕДИНОЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ПРИРОДЫ

Шабетник Василий Дмитриевич.

Журнал “Физическая мысль России”, №1/2, (1999), с. 128-131.

Природа в своей основе проста и едина. Достаточно упомянуть об относительно малом числе субатомных частиц или о простой структуре пространства, состоящей из элементарных электрических зарядов. Эти простейшие электрические сущности порождают огромное разнообразие явлений, которые мы наблюдаем в окружающем материальном мире. Непонимание нынешней физикой фундаментального единства природы привело к многообразию фундаментальных взаимодействий в виде сильного (ядерного), слабого, электромагнитного и гравитационного. Однако фрактальная физика позволяет показать глубокую общность и единство материального мира и установить единое взаимодействие, которое определяет явления и процессы в электромагнитной природе. Только геометрия и структура материальных объектов приводят к различимым эффектам, проявляемым в разных формах и известным нам как гравитация, сильное и слабое взаимодействие, и явное электромагнитное. В этом заключается сущность природы сил, определяющих мироздание [1-4]. Отсюда и вытекает важность тех немногочисленных законов, которые определяют взаимодействия между заряженными материальными объектами.

Чтобы перейти к теме данного сообщения, что ядерное взаимодействие - одно из различимых эффектов электромагнитной природы, рассмотрим вкратце природу гравитации [4]. Из фундаментальных экспериментальных исследований известно, что напряжённость электрического поля Земли Е = 126 В/м, заряд (отрицательный) Q = -5,7.105 Кл, поверхностная плотность заряда σ = -1,15 нКл/м2. (М.В. Ломоносов один из первых обнаружил электрическое поле у поверхности Земли, которое существует и в отсутствии грозы, и положил начало науке об атмосферном электричестве.) Теперь запишем уравнение движения для материальной точки:

ma = mV2/R = qE = qQ/(4π εoR2), (1)

где εo = 1/(36π•109) Ф/м, R - радиус планеты (для Земли R = 6371 км). Отсюда ускорение свободного падения Земли a = 10 м/с2, первая космическая скорость V1 = 8,0 км/с, вторая - V2 = V1 = 11,3 км/с. Если в значение R соотношения (1) подставим расстояние до Луны, равное 384,4 тыс. км, получим скорость движения Луны по орбите V = 1,03 км/с. При вычислении было учтено, что для материальной точки в системе СИ значение m/q = 4π. Зная поверхностную плотность заряда σ планеты, её угловую скорость осевого вращения и размер, можем определить среднее магнитное поле планеты. Для Земли расчётное магнитное поле составляет 0,53 Гс, а экспериментальное - 0,5 Гс [2].

Электрическое поле Земли можно измерить не вольтметром, преобразующим силу электрического тока в измеряемую величину, а с помощью электростатических вольтметров, называемых электрометрами, показания которых зависят однозначно приложенной разности потенциалов и по принципу работы имеют сходство с электроскопом.

Природу тяготения Земли можно определить по прямому измерению гравитационной массы заряженного и незаряженного шарика, подвешенного на нити к высокоточным весам [2]. Если передать шарику отрицательный заряд, то показание весов будет меньше; при положительном заряде шарика показание весов будет больше, чем при взвешивании его в незаряженном состоянии. Таким образом, нашу Землю, поверхность которой заряжена, можно представить так, как будто весь отрицательный заряд сосредоточен в её центре. Поэтому для того, чтобы оторваться от Земли, необходимо телу передать большой отрицательный заряд.

Природу тяготения Земли можно определить по прямому измерению гравитационной массы заряженного и незаряженного шарика, подвешенного на нити к высокоточным весам [2]. Если передать шарику отрицательный заряд, то показание весов будет меньше; при положительном заряде шарика показание весов будет больше, чем при взвешивании его в незаряженном состоянии. Таким образом, нашу Землю, поверхность которой заряжена, можно представить так, как будто весь отрицательный заряд сосредоточен в её центре. Поэтому для того, чтобы оторваться от Земли, необходимо телу передать большой отрицательный заряд.

Теперь можем сделать вывод: ранее сформулированное положение, что гравитационное ускорение тел зависит лишь от их положения и не зависит от массы или каких-то других физических свойств, следует отвергнуть.

Перейдём к теме сообщения. Чтобы перейти к рассмотрению ядерного взаимодействия частиц, напомним о фрактальной модели атома водорода [2]. Электрон, имеющий отрицательный заряд, занимает определённое энергетическое положение, определяемое как притяжением глобальным зарядом протона q = +1, так и отталкиванием электрона, вызываемым локальным зарядом (кварком) протона (-1/3). Для обеспечения устойчивого энергетического положения электрона протон водорода вращается вокруг центральной оси. Это вращение ядра не позволяет происходить процессу захвата электрона положительными зарядами (кварками) протона. Однако из представленной модели видно, что за счёт внешнего воздействия возможен захват электрона положительными зарядами (кварками) ядра. Этот процесс подтверждается расщеплением спектра атома водорода на две компоненты. Расщепление обусловлено тем, что при воздействии фотонов электроны некоторое время проводят вблизи ядра.

Такая модель атома водорода подтверждается радиоастрономическими наблюдениями на частоте 21 см - радиолинии нейтральных атомов водорода. Кроме того, такая модель подтверждается энергетическим спектром для молекул водорода H2, при этом спектры различны для качественно различных сортов вещества: “ортоводорода” и “параводорода”. Молекулы ортоводорода состоят из протонов с параллельно направленными спинами, а в молекулах параводорода спины протонов антипараллельны. (Понятие спина - собственного момента количества движения частиц рассмотрено в [2]). Переход из состояния “орто” в состояние “пара” и наоборот, без специальных катализаторов, чрезвычайно затруднителен и поэтому молекулярный водород практически представляет смесь двух сортов молекул, причём, система вращательных уровней ортоводорода заметно отличается от системы уровней параводорода. Аналогичная картина имеет место для молекулярного дейтерия D2, поскольку различны спины протонов и дейтронов.

Фрактальная модель атома водорода позволяет установить природу возникновения фотона. Возникновение фотона обусловлено взаимодействием возбуждённого электрона с вихревой структурой пространства, возникающей между электроном и протоном, а в общем случае между электроном и ядром. Поэтому можем утверждать, что различие фрактальной модели атома от моделей Резерфорда и Бора очевидно: в планетарной модели Резерфорда электроны обращаются вокруг ядра, а в статистической модели Бора - электрон в атоме не фигурирует в явном виде. а вместо него речь идёт о распределении вероятности. Это сравнение определяет вывод: планетарная и статистическая модели атома не соответствуют действительности, ибо не позволяют раскрыть природу возникновения фотона и определить энергии атома, электронных оболочек и его ядра для всех элементов периодической таблицы Д.И.Менделеева. Фрактальная физика естественно позволяет разрешить эти вопросы [2, 4].

Теперь перейдём к рассмотрению только ядерной энергии. Из фрактального анализа атомного ядра автор данного сообщения нашёл связь [1, 2] между потенциальной энергией ядра Wядро в мегаэлектронвольтах (МэВ) и количеством протонов (Z) и нейтронов (N) как:

Wядро = D(4πZ + πN/2), (2)

где D - глобальная фрактальная размерность ядра. Для ядра гелия 2He4 D = 1. Начиная со второго периода элементов, глобальная фрактальная размерность ядра определяется как:

D = lnN/(2lnn), (3)

где n - номер периода элементов в периодической таблице. Для элементов, расположенных во 2-м периоде, величина n определяется как среднее геометрическое значение между периодом их расположения n = 2 и последующим периодом n + 1 = 3; а для элементов, расположенных в верхних рядах больших периодов (4, 5 и 6-й - большие периоды), величина n определяется как среднее геометрическое значение между предыдущим периодом n - 1 и периодом их расположения n.

Такой подход к определению n для второго периода вызван тем, что “нейтронная оболочка” для ядер элементов этого периода не заполнена, вследствие чего протоны меняют своё энергетическое положение. Если бы в атоме не было “нейтронной оболочки”, он бы развалился. Это связано с тем, что все протоны имеют одинаковый глобальный положительный заряд, поэтому они взаимно отталкиваются. Следовательно, одно из назначений “нейтронной оболочки” - удержать протоны на месте. Поэтому становится понятным правило определения величины n энергетического уровня “нейтронной оболочки” для элементов, расположенных в верхних рядах больших периодов.

В выражении для ядерной энергии (2) слагаемые в скобках называются соответственно интенсивностью протонов и интенсивностью нейтронов. Эти интенсивности определяются по закону Остроградского-Гаусса для потока напряжённости электрического поля с учётом парного объединения нейтронов своими фрактальными “основаниями”. (Форма и структура субатомных частиц представлены в [1-3].) Взаимное притяжение пары нейтронов происходит за счёт их разноимённых зарядов кварков. Из результатов исследования периодической системы можно сделать определённый вывод, что сердцевина ядра образуется протонами, которые окружены “нейтронной оболочкой”, причём самый центр сердцевины заполнен не протонами, а вихревой пространственной структурой. Такое строение ядра также вытекает из соотношений (2) и (3), из которых явствует расположение нейтронов на верхнем энергетическом уровне, определяемом номером периода n элемента. Для понимания номера периода отметим, что целое число n характеризует энергию частиц, занимающих данный энергетический уровень. Поэтому энергия ядра Wядро по абсолютной величине равна работе, которую нужно затратить для полного расщепления ядра на отдельные протоны и нейтроны. Заметим, что это открытие - связь энергии ядер атомов с их количественным составом - полностью подтверждено экспериментальными (табличными) данными для всех элементов таблицы Д.И.Менделеева [2]. В свою очередь, это также указывает на электромагнитную природу ядерного взаимодействия, ибо в основе взаимодействия лежит электрический заряд.

Приведём пример определения потенциальной энергии ядра атома плутония 94Pu243 в соответствии с (2) и (3): WPu = [ln149/(2.ln7)]x(4π•94 + π•149/2) = 1819,7 МэВ.

Табличное значение энергии для полного расщепления ядра плутония до отдельных нуклонов составляет 1830,0 МэВ. Различие нашей теории и экспериментальных данных составляет 0,56 %. Заметим, в сообщении Э.Г.Бубелева (ЛВЭ ОИЯИ, Дубна) “О физической невероятности продольного сжатия ядер в столкновениях при высокой и сверхвысокой энергии” даются только намёки на подобную модель ядра.

Нынешняя физика некорректно называла потенциальную энергию ядра атома “энергией связи ядра”. Очевидно, что такое заблуждение обусловлено несовершенством наших знаний о природе и, прежде всего, непониманием истинного смысла так называемого “принципа неопределённостей”. Так как математическая запись соотношения неопределённостей Гейзенберга указывает только на непостоянство скорости света в пространстве и является дифференциалом скорости света, то предложено считать, что это соотношение не относится более к основным постулатам природы [1, 2]. Но самое главное, что данная работа установила фундаментальную несостоятельность теории относительности, которая приняла за основу природы инертную массу, а формулу для эквивалентной массы фотона распространила на все вещества в виде “закона взаимосвязи массы и энергии”.

Следовательно, установление фрактального изображения атома и определения энергий атома, электронных оболочек и его ядра для всех элементов периодической таблицы внесли ясность и определённость для понимания явлений и процессов. Напомним, что в квантово-механической модели ядро состоит из протонов и нейтронов, равномерно распределённых по уровням всего объёма ядра [5, 6]. Эта модель ядра нынешней физики похожа на модель атома. Приходится удивляться, как - при наличии дорогостоящего экспериментального оборудования - получена неверная модель ядра и атома. Кроме того, традиционная физика смогла описать энергетические характеристики только для одного элемента - атома водорода, ибо она не видела природу простой и единой.

Теперь можем сказать, что фундаментом мироздания является электрический заряд, а масса - продукт образования его носителями (электронами, кварками, протонами и т.д.) геометрических форм всех физических объектов. Нынешняя физика положила в основу фундамента мироздания массу, и, кроме того, она не знала о законе взаимосвязи формы и энергии (электрического заряда). По этой причине физики-ядерщики ввели в заблуждение весь мир, положив в основу протекания ядерного взрыва “критическую массу”. В природе нет такого понятия, ибо наблюдаемые взаимодействия заряженных сферических планет и звёзд показывают увеличение силы на несколько порядков по сравнению с точечным зарядом. Поэтому можем утверждать, что установлен глобальный закон всеобщего взаимодействия, где всё в этом бесконечном мире обусловлено всеобщей взаимосвязью. В природе не существует закономерности статистического типа, декларируемых нынешней физикой, ибо в реальности наблюдаем проявление глобального закона всеобщего взаимодействия [2, 4].

При анализе физических процессов значения приращений пространства не могут, в отличие от математики, выбираться произвольно, ибо это обусловлено наличием элементарных зарядов в пространстве. Поэтому евклидова и другие псевдосферические геометрии не имеют основания использоваться при анализе микромира. (Псевдосферические геометрии не должны использоваться также для описания пространства, ибо оно бесконечно.) Только аффинная геометрия правомерно может использоваться для описания взаимодействия частиц, ибо она лишена метрики, т.е. способа измерения длин и углов. Кроме того, сегодняшняя физика представила такое обилие “элементарных” частиц, что их трудно перечислить. Эти частицы в основном не входят в состав атома, а являются всего лишь продуктом переходного процесса системы и её взаимодействия со структурой пространства. Поэтому для анализа процессов микромира фрактальная физика использует неевклидову, аффинную геометрию, где отсутствует измерение длины, площадей, углов и т.д. Нынешняя физика использует не имеющую основ для такого применения евклидову и другие псевдосферические геометрии [2, 4]. При этом следует обратить внимание, что даже при скоростях заряженных частиц, очень близких к скорости света, поправка к значению заряда, связанная с его движением, даже если она и существовала, ничтожна. Это указывает, что закон сохранения электрического заряда является точным законом природы. Это весьма важно для новой физики, ибо, подчеркнём ещё раз, фундаментом природы является электрический заряд, но не масса.

Таким образом, название настоящей конференции “Фундаментальные взаимодействия элементарных частиц” является некорректным и отражает несостоятельность нынешней физики. Некорректность миропонимания состоит в том, что в теоретических докладах использовалась примитивная механическая картина мира, которая называлась или ньютоновской, или эйнштейновской моделями, и в которых описывались явления и процессы, вызванные влиянием инертных масс. Это связано с тем, что со времён позднего Возрождения в науке возобладал математический стиль мышления, который привёл к необузданным научным фантазиям, к “сумасшедшим” идеям. Математика не относится к естественным наукам, это наука о возможном, а физика - наука о природе, о реальном мире. Математика должна быть только инструментом познания. В свою очередь, наши измерения и наблюдения Вселенной свидетельствуют, что в основе мироздания лежит электрический заряд, но не масса. Поэтому практически все представления нынешней физики оказались ошибочными. Это величайшая трагедия человечества. Теперь мы должны прислушаться к предложению патриарха советской физики П.Л.Капицы [7]: 11 июля 1944 года 9 академиков во главе с П.Л.Капицей обратились к советскому правительству “с просьбой дать указания о принятии мер к ликвидации лженаучных течений, в коих воспитывается наша молодёжь на физфаке МГУ”. И далее Капица предложил: “Но если физическое отделение Академии наук неправильно судит о физике, то тогда ведь надо реформировать Академию наук”. Пришло время рассмотреть это предложение.

Литература

1. Шабетник В.Д. Фрактальная физика. Введение в новую физику. 2-е изд. англ. и рус. яз. Каунас: Gylys, 1994, 72c.
2. Шабетник В.Д. Фрактальная физика. “Физическая мысль России”, №1 1994, №3 1995, №2 №3/4 1996, №1 №2/3 1997, №1 1998.
3. Шабетник В.Д. Фрактальное представление фундаментальной постоянной взаимодействия и физическое обоснование структурного представления элементарных процессов лазера.//Отраслевая конференция “Физика ядерно- возбуждаемой плазмы и проблемы лазеров с ядерной накачкой”. Труды конференции 26-29 мая 1992 года г. Обнинск: Минатомэнергии, 1993, Т.3, с.227-232.
4. Шабетник В.Д. Фрактальная физика как учение о мироздании. “Физическое образование в вузах”, №3, Т.4, 1998, с.67-72.
5. Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. М.: Наука, 1972, 672с.
6. Williams W.S.C. Nuclear and Particle Physics. Oxford: Clarendon press, 1994, 386p.
7. Капица П.Л. Письма о науке. 1930-1980. М.: Моск. рабочий, 1989, с.216,217.

На главную